TECHNISCHES
GEBIETTECHNICAL
TERRITORY
Diese
Erfindung betrifft das Gebiet von optischen mikroelektromechanischen
System-Vorrichtungen (MEMS-Vorrichtungen)
und insbesondere das gänzlich
optische Schalten mittels MEMS-Vorrichtungen.These
This invention relates to the field of optical microelectromechanical
System devices (MEMS devices)
and especially that throughout
optical switching by means of MEMS devices.
STAND DER
TECHNIKSTATE OF
TECHNOLOGY
Eine
Lösung
für das
gänzlich
optische Schalten bedient sich zweier MEMS-Vorrichtungen, wobei jede
ein Array aus kippbaren Mikrospiegeln, z. B. kleinen Spiegeln, umfasst,
welche imstande sind, Licht zu reflektieren, was in diesem Dokument
jedwede Strahlung in der betreffenden Wellenlänge, ob nun im sichtbaren Spektrum
oder nicht, bezeichnet. Ein optischer Weg wird für Licht hergestellt, das von
einer Eingangsquelle, z. B. einer Optikfaser, einem Ausgang, z.
B. einer Ausgangsfaser, zugeführt
wird, durch Lenken des Lichts mittels eines ersten Mikrospiegels
an der ersten optischen MEMS-Vorrichtung, wobei
der erste Mikrospiegel der Eingangsfaser zugeordnet ist, auf einen
zweiten Mikrospiegel an der zweiten optischen MEMS-Vorrichtung,
welcher der Ausgangsfaser zugeordnet ist. Der zweite Mikrospiegel
lenkt dann das Licht in die Ausgangsfaser. Jede Faser, die mit dem
System verbunden ist, wird als ein Port des Systems betrachtet,
wobei die Eingangsfasern die Eingangs-Ports und die Ausgangsfasern
die Ausgangs-Ports sind.A
solution
for the
completely
optical switching uses two MEMS devices, each one
an array of tiltable micromirrors, e.g. As small mirrors, includes,
which are able to reflect light, what in this document
Any radiation in the wavelength in question, whether in the visible spectrum
or not. An optical path is made for light coming from
an input source, e.g. B. an optical fiber, an output, z.
B. an output fiber supplied
is, by directing the light by means of a first micromirror
at the first optical MEMS device, wherein
the first micromirror of the input fiber is assigned to one
second micromirror on the second optical MEMS device,
which is associated with the output fiber. The second micromirror
then directs the light into the output fiber. Every fiber with that
System is considered as a port of the system,
wherein the input fibers are the input ports and the output fibers
the output ports are.
Oft
tritt das Licht, welches von der Eingangsfaser auf den ersten Mikrospiegel
der ersten optischen MEMS-Vorrichtung
zu lenken ist, zunächst durch
eine Mikrolinse, welche dieser zugeordnet ist und einen Teil eines
Eingangs-Mikrolinsen-Array darstellt. Die Funktion jeder Mikrolinse
ist, den Lichtstrahl, der von seiner jeweiligen zugeordneten Eingangsfaser
zugeführt wird,
zu kollimieren. Alternativ dazu kann, anstatt ein gesondertes Mikrolinsen-Array
zu verwenden, eine jeweilige Linse mit jeder Faser des Faserbündels in
einer Anordnung integriert sein, die einen Kollimator bildet.Often
The light that passes from the input fiber to the first micromirror
the first optical MEMS device
to steer, first through
a microlens associated therewith and part of a
Represents input microlens array. The function of each microlens
is the beam of light from its respective associated input fiber
is fed
to collapse. Alternatively, rather than a separate microlens array
to use a respective lens with each fiber of the fiber bundle in
be integrated with an arrangement that forms a collimator.
Es
gibt auch ähnliche
Anordnungen von Mikrolinsen-Arrays
oder integrierten Linsen, die zwischen der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
und dem Ausgangsfaserbündel
in dem Ausgangsabschnitt des gänzlich
optischen Schalters angeordnet sind. Im Ausgangsabschnitt ist die
Funktion jeder Mikrolinse oder jedes Kollimators, den Lichtstrahl
in seine jeweilige zugeordnete Ausgangsfaser zu koppeln.It
are also similar
Arrangements of microlens arrays
or integrated lenses between the output MEMS device
and the output fiber bundle
in the exit section of the thoroughly
optical switch are arranged. In the output section is the
Function of every microlens or collimator, the light beam
to couple into its respective associated output fiber.
Ein
Problem im Stand der Technik des gänzlich optischen Schaltens
mittels MEMS-Vorrichtungen ist, dass der Mittelpunkt irgendeiner
bestimmten Mikrolinse eventuell nicht genau mit dem Mittelpunkt ihrer
entsprechenden Optikfaser ausgerichtet ist. Dies bewirkt, dass der
Lichtstrahl einen Richtungsfehler aufweist, insofern, als er sich
nicht direkt zum Mittelpunkt seines zugeordneten Mikrospiegels bewegt.
Wenn der Abstand zwischen der Mikrolinse und der MEMS-Vorrichtung
groß ist,
was erforderlich sein kann, um zu verhindern, dass das Eingangsfaserbündel Strahlen
blockiert, welche von den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung reflektiert
werden, wird der Lichtstrahl, wenn überhaupt, dann außermittig,
auf den Mikrospiegel auftreffen. Infolgedessen wird entweder kein
Licht von dem Mikrospiegel reflektiert, wenn der Strahl überhaupt
nicht auf den Mikrospiegel auftrifft, oder der Strahl, der reflektiert wird,
stellt nur einen Teil des ursprünglichen
Strahls dar, insofern, als jener Teil des Lichtstrahls, der nicht auf
den Mikrospiegel auftrifft, abgeschnitten wird, was eine Dämpfung des
Lichtstrahls zur Folge hat.One
Problem in the prior art of entirely optical switching
by means of MEMS devices is that the midpoint of any
certain microlens may not be exactly at the center of their
corresponding optical fiber is aligned. This causes the
Light beam has a directional error, inasmuch as he himself
not moved directly to the center of its associated micromirror.
When the distance between the microlens and the MEMS device
is great
which may be required to prevent the input fiber bundle from blasting
which reflects off the micromirrors of the MEMS device
become the beam of light, if at all, then off-center,
hit the micromirror. As a result, either no
Light from the micromirror reflects when the beam is at all
does not hit the micromirror, or the beam that is reflected,
represents only part of the original
Beam, insofar as that part of the light beam that does not open
the micromirror hits, is cut, resulting in a damping of the
Light beam results.
Gleicherweise
trifft im Ausgangsabschnitt Licht, welches von einem Ausgangsmikrospiegel
reflektiert wird, eventuell nicht auf die Mikrolinse auf und wird
infol gedessen nicht in die Ausgangsfaser eingekoppelt.Similarly,
hits in the output section light, which from a Ausgangsmikrospiegel
may not be reflected on the microlens and will
as a result not coupled into the output fiber.
Alternativ
dazu trifft eventuell nur ein Teil des Lichts auf die Mikrolinse
auf, so dass höchstens
jener Teil des Lichts in die Faser eingekoppelt werden könnte. Dies
hat eine Dämpfung
des Lichtstrahls zur Folge. Ferner wird, selbst wenn das Licht auf
die Ausgangsmikrolinse auftrifft, wenn das Licht mit einem anderen
Winkel als parallel zu der Achse von dem Mittelpunkt der Mikrolinse
zur Faser einfällt,
nicht das gesamte Licht, welches die Mikrolinse erreicht, in die Ausgangsfaser
eingekoppelt. Auch dies führt
zur Dämpfung
des Lichtstrahls.alternative
this may only affect some of the light on the microlens
on, so that at most
that part of the light could be coupled into the fiber. This
has a damping
of the light beam result. Further, even when the light is on
the output microlens impinges when the light is with another
Angle as parallel to the axis from the center of the microlens
to the fiber,
not all the light reaching the microlens into the output fiber
coupled. This too leads
for damping
of the light beam.
Bei
anderen Implementierungen des gänzlich
optischen Schalters wird kein Mikrolinsen-Array verwendet. Stattdessen
weist jede Faser eine damit integrierte Linse auf, um einen Kollimator
zu bilden, so dass das Licht als paralleler Strahl herauskommt. Während die
Fasern des optischen Bündels
sehr regelmäßig gemacht
werden können,
ist die Richtung, in welche die Kollimatorlinse weist, eventuell
nicht parallel zu der Linie, welche durch den Mittelpunkt der Linse
und ihren zugeordneten Mikrospiegel gebildet wird. Dieser Winkel
wird oft durch den Winkel des Gehäuses eingestellt, in welchem
die Kollimatoren angebracht sind. Wenn der Winkel der Linse nicht
parallel zu der Linie ist, welche durch den Mittelpunkt der Linse
und ihren zugeordneten Mikrospiegel gebildet wird, weist der Lichtstrahl
einen Richtungsfehler auf, insofern als er sich nicht direkt zum
Mittelpunkt seines zugeordneten Mikrospiegels bewegt. Wenn der Abstand
zwischen dem Kollimator und der MEMS-Vorrichtung groß ist, was
erforderlich sein kann, um zu verhindern, dass das Eingangsfaserbündel Strahlen
blockiert, welche von den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung reflektiert
werden, wird der Lichtstrahl auf den Mikrospiegel, wenn überhaupt,
dann außermittig,
auftreffen. Infolgedessen wird entweder kein Licht von dem Mikrospiegel
reflektiert, wenn der Strahl überhaupt
nicht auf den Mikrospiegel auftrifft, oder der Strahl, der reflektiert wird,
stellt nur einen Teil des ursprünglichen
Strahls dar, insofern, als jener Teil des Lichtstrahls, der nicht auf
den Mikrospiegel auftrifft, abgeschnitten wird, was eine Dämpfung des
Lichtstrahls zur Folge hat.Other implementations of the all-optical switch do not use a microlens array. Instead, each fiber has a lens integrated therewith to form a collimator so that the light comes out as a parallel beam. While the fibers of the optical beam may be made very regular, the direction in which the collimator lens faces may not be parallel to the line formed by the center of the lens and its associated micromirror. This angle is often set by the angle of the housing in which the collimators are mounted. If the angle of the lens is not parallel to the line formed by the center of the lens and its associated micromirror, the light beam will have a directional error insofar as it does not move directly to the center of its associated micromirror. If the distance between the collimator and the MEMS device is large, which may be required to prevent the input fiber bundle from blocking rays reflected from the micromirrors of the MEMS device the light beam hits the micromirror, if any, then off-center. As a result, either no light is reflected by the micromirror when the beam does not strike the micromirror at all, or the beam that is reflected represents only a portion of the original beam, in that part of the light beam that is not incident on the micromirror incident, is cut off, which has an attenuation of the light beam result.
Gleicherweise
trifft im Ausgangsabschnitt Licht, welches von einem Ausgangsmikrospiegel
reflektiert wird, eventuell nicht auf die Kollimatorlinse auf und
wird infolgedessen nicht in die Ausgangsfaser eingekoppelt.Similarly,
hits in the output section light, which from a Ausgangsmikrospiegel
is reflected, possibly not on the collimator lens and
As a result, it is not coupled into the output fiber.
Alternativ
dazu trifft eventuell nur ein Teil des Lichts auf die Kollimatorlinse
auf, so dass höchstens jener
Teil des Lichts in die Faser eingekoppelt werden könnte. Dies
hat eine Dämpfung
des Lichtstrahls zur Folge. Ferner wird, selbst wenn das Licht auf
die Ausgangsmikrolinse auftrifft, wenn das Licht mit einem anderen
Winkel als parallel zu der Achse von dem Mittelpunkt der Mikrolinse
zur Faser einfällt,
nicht das gesamte Licht, das die Mikrolinse erreicht, in die Ausgangsfaser
eingekoppelt. Auch dies führt
zur Dämpfung
des Lichtstrahls.alternative
This may be due to the fact that only part of the light hits the collimator lens
on, so at the most that
Part of the light could be coupled into the fiber. This
has a damping
of the light beam result. Further, even when the light is on
the output microlens impinges when the light is with another
Angle as parallel to the axis from the center of the microlens
to the fiber,
not all the light reaching the microlens into the output fiber
coupled. This too leads
for damping
of the light beam.
Dieselbe
Art von Problem liegt bei Verwendung eines Wellenleiters an Stelle
eines Faserbündels
vor.the same
Type of problem is in place when using a waveguide
a fiber bundle
in front.
Zwar
ist es durchaus einfach, die Ausrichtung vorzunehmen, um sicherzustellen,
dass der Lichtstrahl dem gewünschten
Weg folgt, wenn nur eine einzige Eingangsfaser oder eine einzige
Ausgangsfaser vorliegt. Wenn allerdings ein Bündel von Eingangs- oder Ausgangsfasern
vorliegt – welches tausend
oder mehr Fasern umfassen kann – ist
es eine überaus
schwere Aufgabe herbeizuführen,
dass alle Strahlen parallel sind.Though
it is quite easy to do the alignment to make sure
that the light beam the desired
Path follows when only a single input fiber or a single
Output fiber is present. If, however, a bunch of input or output fibers
present - which thousand
or more fibers may comprise
it's an exceedingly
difficult task to accomplish
that all the rays are parallel.
CA-A-2,325,611
und EP-A-1,102,096 offenbaren optische Vorrichtungen zum Richten
von Signalen zwischen einer Mehrzahl erster und zweiter Ports mittels
MEMS-Vorrich tungen.CA-A-2,325,611
and EP-A-1,102,096 disclose optical devices for straightening
of signals between a plurality of first and second ports by means of
MEMS devices.
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Wir
haben erkannt, dass das vorhin genannte Problem, dass mehrere Lichtstrahlen
nicht parallel sind und/oder einen unerwünschten Winkel aufweisen, wenn
sie ihre Quelle verlassen, durch Anordnen eines Abbildungssystems
zwischen dem Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren und den
beweglichen Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung, zu welchen die Lichtstrahlen
hingelenkt oder von welchen die Lichtstrahlen weggelenkt werden,
behoben werden kann. Eine derartige Anordnung bewirkt, dass ein
Bild des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren an der MEMS-Vorrichtung
gebildet wird oder umgekehrt, auf Grund des umkehrbaren Wesens der
Optik, wodurch die Entfernung zwischen dem Mikrolinsen-Array und/oder den
Kollimatoren und der MEMS-Vorrichtung, entlang welcher sich die Lichtstrahlen
zuvor bewegten, erfolgreich beseitigt wird. Somit wird vorteilhafterweise
keinem Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Linse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, die Gelegenheit geboten, sich von seinem gewünschten Ziel
wegzubewegen.We
have recognized that the previously mentioned problem is that multiple beams of light
are not parallel and / or have an undesirable angle when
they leave their source by arranging an imaging system
between the microlens array and / or the collimators and the
movable micromirrors of the MEMS device, to which the light rays
steered or from which the light rays are deflected,
can be corrected. Such an arrangement causes a
Image of the microlens array and / or the collimators on the MEMS device
is formed or vice versa, due to the reversible nature of
Optics, whereby the distance between the microlens array and / or the
Collimators and the MEMS device along which the light rays
previously moved, successfully eliminated. Thus, advantageously
no ray of light, even if he is not in the desired direction
Moved parallel to the line passing through the center of its lens
or its collimator and its associated micromirror
will be offered the opportunity to move away from his desired destination
move away.
Bei
einer Ausführungsform
des Systems reproduziert das Abbildungssystem den Reflexionswinkel
des Lichtes von dem ersten Mikrospiegel weg, was mittels eines telezentrischen
Systems, das auch als 4-f-System bekannt ist, bewerkstelligt werden kann.
Die körperliche
Größe der Anordnung
kann durch Kompaktmachen des optisches Weges, z. B. durch Verwendung
geeigneter herkömmlicher
Spiegel und/oder durch Anwendung von zusammenlegbaren Anordnungen,
d. h. Anordnungen, bei denen nur eine MEMS-Vorrichtungsstufe vorhanden ist, welche
eine Doppelfunktion sowohl als Eingang als auch als Ausgang durch
die Verwendung von mindestens einem herkömmlichen Spiegel erfüllt, reduziert
werden. Das Gesamtsystem ist angeordnet, um jedweden auferlegten
Inversionen Rechnung zu tragen.at
an embodiment
In the system, the imaging system reproduces the reflection angle
the light away from the first micromirror, which by means of a telecentric
Systems, also known as the 4-f system can be accomplished.
The physical
Size of the arrangement
can by compacting the optical path, z. B. by use
suitable conventional
Mirrors and / or by using collapsible arrangements,
d. H. Arrangements in which only one MEMS device stage is present, which
a double function as both input and output
reduces the use of at least one conventional mirror
become. The overall system is arranged to be imposed on anyone
Inversions.
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGSHORT DESCRIPTION
THE DRAWING
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 eine
beispielhafte Anordnung zum Durchführen von optischem Schalten
gemäß den Grundgedanken
der Erfindung; 1 an exemplary arrangement for performing optical switching according to the principles of the invention;
2 eine
beispielhafte gänzlich
optische Schaltanordnung, bei welcher der optische Weg angeordnet
ist, um zu ermöglichen,
dass mindestens eine der MEMS-Vorrichtungen parallel zu der Ebene von
Licht ist, welches in die Fasern seines jeweiligen Faserbündels eintritt
oder daraus hervortritt; 2 an exemplary fully optical switching arrangement in which the optical path is arranged to allow at least one of the MEMS devices to be parallel to the plane of light entering or emerging from the fibers of its respective fiber bundle;
3 eine
andere Anordnung für
die gänzlich
optische Schaltanordnung aus 2, bei welcher
jedoch Spiegel mit einem Loch ausgerichtet sind, um zu ermöglichen,
dass das Eingangsfaserbündel
und das Ausgangsfaserbündel
auf derselben Seite des Weges zwischen den MEMS-Vorrichtungen sind; 3 another arrangement for the entirely optical switching arrangement 2 in which, however, mirrors are aligned with a hole to allow the input fiber bundle and the output fiber bundle to be on the same side of the path between the MEMS devices;
4 eine
andere Anordnung für
die gänzlich
optische Schaltanordnung aus 2, bei welcher
jedoch an Stelle von Spiegeln mit einem Loch kleine Spiegel an den
Brennpunkten von verschiedenen des Abbildungssystems verwendet werden; 4 another arrangement for the entirely optical switching arrangement 2 in which, however, instead of mirrors having a hole, small mirrors are used at the focal points of different ones of the imaging system;
5 eine
andere Anordnung für
die gänzlich
optische Schaltanordnung aus 4, bei welcher
jedoch die kleinen Spiegel ausgerichtet sind, um zu ermöglichen,
dass das Eingangsfaserbündel
und das Ausgangsfaserbündel
auf derselben Seite des Weges zwischen den MEMS-Vorrichtungen sind; 5 another arrangement for the entirely optical switching arrangement 4 in which, however, the small mirrors are aligned to allow the input fiber bundle and the output fiber bundle to be on the same side of the path between the MEMS devices;
6 eine
andere, einfachere Ausführungsform
einer gänzlich
optischen Schaltanordnung gemäß den Grundgedanken
der Erfindung, bei welcher der optische Weg angeordnet ist, um zu
ermöglichen, dass
mindestens eine der MEMS-Vorrichtungen parallel zur Ebene von Licht
ist, welches in die Fasern ihres entsprechenden Faserbündels eintritt
oder daraus austritt; 6 another, simpler embodiment of a fully optical switching arrangement according to the principles of the invention, wherein the optical path is arranged to allow at least one of the MEMS devices to be parallel to the plane of light entering or entering the fibers of its respective fiber bundle emerges from it;
7 eine
andere Ausführungsform
der Erfindung, welche keiner Spiegel mit Löchern oder kleiner Spiegel
bedarf; 7 another embodiment of the invention, which does not require a mirror with holes or small mirror;
8 eine
andere, einfachere und kompaktere Ausführungsform der in 6 dargestellten gänzlich optischen
Schaltanordnung; 8th another, simpler and more compact embodiment of the in 6 shown entirely optical switching arrangement;
9 eine
zusammenlegbare Ausführungsform
der in 8 dargestellten gänzlich optischen Schaltanordnung;
und 9 a collapsible embodiment of the in 8th shown entirely optical switching arrangement; and
10 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts einer Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel
aus 8. 10 an enlarged view of a portion of an output MEMS device with a mirror 8th ,
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNGDETAILED
DESCRIPTION
Das
Folgende ist lediglich eine Veranschaulichung der Grundgedanken
der Erfindung. Es wird somit zu erkennen sein, dass einschlägig versierte Fachleute
in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu ersinnen, welche,
wiewohl sie in diesem Dokument nicht explizit beschrieben oder dargestellt
werden, die Grundgedanken der Erfindung ausführen und innerhalb deren Umfang,
welcher in den beiliegenden Ansprüchen definiert wird, fallen.
Ferner sollen alle in diesem Dokument angeführten Beispiele und an Bedingungen
geknüpften
Formulierungen im Grunde genommen ausdrücklich nur pädagogischen
Zwecken dienen, um dem Leser eine Hilfestellung zu Gunsten des Verstehens
der Grundgedanken der Erfindung und der durch den/die Erfinder eingebrachten
Konzepte zum Verbessern des Standes der Technik zu bieten, und sie
sind derart auszulegen, dass sie nicht auf derartige spezifisch
angeführte
Beispiele und Bedingungen beschränkt
sind.The
The following is merely an illustration of the basic ideas
the invention. It will thus be appreciated that relevant experts
will be able to devise various arrangements which,
although not explicitly described or illustrated in this document
which embody the principles of the invention and within their scope,
which is defined in the appended claims.
Furthermore, all examples and conditions given in this document should be included
knotted
Essentially expressions only expressive
Purposes serve to assist the reader in understanding
the basic idea of the invention and introduced by the inventor
To provide concepts for improving the state of the art, and they
are to be interpreted in such a way that they are not specific to such
cited
Examples and conditions limited
are.
Sofern
in diesem Dokument nichts anderes ausdrücklich angeführt wird,
sind die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu
gezeichnet.Provided
nothing else is expressly stated in this document,
The drawings are not to scale
drawn.
Darüber hinaus
ist, sofern in diesem Dokument nichts anderes ausdrücklich angegeben
wird, jedwede in diesem Dokument gezeigte und/oder beschriebene
Linse tatsächlich
ein optisches System, welches die jeweiligen angegebenen Eigenschaften dieser
Linse aufweist. Ein derartiges optisches System kann mittels eines
einzigen Linsenelements implementiert werden, ist jedoch nicht unbedingt
darauf beschränkt.
Gleicherweise wird in Fällen,
in denen ein Spiegel gezeigt und/oder beschrieben wird, in Wirklichkeit
ein optisches System mit den angegebenen Eigenschaften eines derartigen
Spiegels gezeigt und/oder beschrieben, welches mittels eines einzigen
Spiegelelements implementiert werden kann, jedoch nicht unbedingt
auf ein einziges Spiegelelement beschränkt ist. Dies kommt daher,
da, wie im Stand der Technik bestens bekannt ist, die Funktionalität eines
gekrümmten
Spiegels mittels einer Kombination aus Linsen und Spiegeln und umgekehrt
realisiert werden kann. Darüber
hinaus kann jedwede Anordnung von optischen Komponenten, welche
eine angegebene Funktion ausführt,
z. B. ein Abbildungssystem, Gitter, beschichtete Elemente und Prismen, durch
jedwede andere Anordnung von optischen Komponenten, welche dieselbe
angegebene Funktion ausführt,
ersetzt werden. Demnach sind, sofern in diesem Dokument nichts anderes
ausdrücklich
angegeben wird, alle optischen Elemente oder Systeme, welche in
der Lage sind, eine spezifische Funktion innerhalb einer in diesem
Dokument offenbarten Gesamtausführungsform
vorzusehen, für
Zwecke der vorliegenden Offenbarung miteinander äquivalent.Furthermore
unless expressly stated otherwise in this document
will be shown and / or described in this document
Lens actually
an optical system, which the respective specified properties of this
Lens. Such an optical system can by means of a
however, is not necessarily
limited to this.
Likewise, in cases
in which a mirror is shown and / or described, in reality
an optical system with the specified properties of such
Mirror shown and / or described, which by means of a single
Mirror element can be implemented, but not necessarily
is limited to a single mirror element. This comes from
since, as is well known in the art, the functionality of a
curved
Mirror by means of a combination of lenses and mirrors and vice versa
can be realized. About that
In addition, any arrangement of optical components may be used
performs a specified function,
z. As an imaging system, grating, coated elements and prisms, by
any other arrangement of optical components that use the same
performs specified function,
be replaced. Accordingly, unless otherwise stated in this document
expressly
is specified, all optical elements or systems which in
are able to perform a specific function within one of these
Document disclosed overall embodiment
to provide for
The purposes of the present disclosure are equivalent to each other.
In
diesem Dokument soll der Begriff mikroelektromechanische System-Vorrichtung
(MEMS-Vorrichtung) eine gesamte MEMS-Vorrichtung oder jeden beliebigen
Abschnitt davon bezeichnen. Demnach wird, wenn ein Abschnitt einer
MEMS-Vorrichtung betriebsunfähig
ist oder ein Abschnitt einer MEMS-Vorrichtung abgedeckt ist, eine
derartige MEMS-Vorrichtung für
Zwecke der vorliegenden Offenbarung dennoch als MEMS-Vorrichtung
betrachtet.In
This document is intended to cover the term microelectromechanical system device
(MEMS device) an entire MEMS device or any
Section of it. Accordingly, if a section of a
MEMS device inoperable
or a portion of a MEMS device is covered, a
Such MEMS device for
Nevertheless, purposes of the present disclosure are as a MEMS device
considered.
1 zeigt
eine beispielhafte Anordnung zum Durchführen optischen Schaltens gemäß den Grundgedanken
der Erfindung. In 1 dargestellt sind a) ein Eingangsfaserbündel 101,
b) ein Eingangs-Mikrolinsen-Array 103, c) eine Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105,
d) eine Linse 107, e) eine Linse 109, f) eine
Linse 113, g) eine Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115,
h) eine Linse 117, i) eine Linse 119, j) ein Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und
k) ein Ausgangsfaserbündel 125. 1 shows an exemplary arrangement for performing optical switching in accordance with the principles of the invention. In 1 a) an input fiber bundle are shown 101 , b) an input microlens array 103 , c) an input MEMS device 105 , d) a lens 107 , e) a lens 109 , f) a lens 113 , g) an output MEMS device 115 , h) a lens 117 , i) a lens 119 , j) an output microlens array 123 and k) an output fiber bundle 125 ,
Das
Eingangsfaserbündel 101 führt zu schaltende
optische Signale zu. Insbesondere ist jede Faser des Eingangsfaserbündels 101 ein
Eingangsport zum Schaltsystem aus 1. Das durch
jede Faser des Faserbündels 101 zugeführte Licht
tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die Teil eines
Mikrolinsen-Array 103 ist. Die Funktion jeder Mikrolinse
ist, den Lichtstrahl, welcher von seiner jeweiligen zugeordneten
Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann, anstatt ein gesondertes Mikrolinsen-Array zu verwenden, eine
Linse mit jeder Faser des Faserbündels 101 in
einer Anordnung, welche einen Kollimator bildet, integriert sein,
so dass das Licht als paralleler Strahl austritt.The input fiber bundle 101 leads to switching optical signals. In particular, each fiber of the input fiber bundle 101 an input port to the switching system 1 , That through each fiber of the fiber bundle 101 supplied light passes through a respective corresponding microlens, which is part of a microlens array 103 is. The function of each Mi krolinse is to collimate the light beam which is supplied from its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be associated with each fiber of the fiber bundle 101 be integrated in an arrangement which forms a collimator, so that the light emerges as a parallel beam.
Gemäß den Grundgedanken
der Erfindung fallen die Lichtstrahlen, welche von dem Mikrolinsen-Array 103 weggehen,
jeweils auf das Abbildungssystem, welches sich aus den Linsen 107 und 109 zusammensetzt,
wobei sie bei Linse 107 eintreten und bei Linse 109 austreten.
Das Abbildungssystem ist angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild des
Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren an der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 gebildet
wird oder umgekehrt, auf Grund des umkehrbaren Wesens der Optik,
wodurch die Entfernung zwischen dem Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 103 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105,
entlang welcher sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik
bekannten Anordnungen effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt
wird.In accordance with the principles of the invention, the light rays falling from the microlens array fall 103 go away, each on the imaging system, which is made up of the lenses 107 and 109 being composed while taking lens 107 enter and lens 109 escape. The imaging system is arranged to cause an image of the microlens array and / or the collimators on the input MEMS device 105 is formed or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the microlens array and / or the collimators 103 and the input MEMS device 105 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated.
Somit
wird vorteilhafterweise keinem Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht
in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Mikrolinse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, die Gelegenheit geboten, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.Consequently
is advantageously no ray of light, even if he is not
in the desired direction
moved parallel to the line passing through the center of its microlens
or its collimator and its associated micromirror
The opportunity is offered, of your desired
Aim to move away.
Festzuhalten
ist, dass, wenngleich dargestellt ist, dass sich das Abbildungssystem
aus zwei Linsen zusammensetzt, dies lediglich pädagogischen Zwecken und Zwecken
der Übersichtlichkeit dient.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer Linsen
bedient, verwendet werden kann.be noted
is that, although it is shown that the imaging system
composed of two lenses for educational purposes only
the clarity serves.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. As a system that is one or more lenses
operated, can be used.
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System, welches auch als 4-f-System
bekannt ist, als Abbildungssystem verwendet. Durch Verwendung eines
telezentrischen Systems, wobei derartige Systeme im Stand der Technik
bestens bekannt sind, wird der Winkel jedes Strahls, wenn er aus
jeder der Mikrolinsen 103 austritt, reproduziert, wenn
dieses Licht die Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 erreicht.
Allerdings wird vorteilhafterweise dieser Winkel direkt an der Ebene
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 reproduziert. Infolgedessen
weisen die Lichtstrahlen nicht die Fähigkeit auf, sich entlang der
Linie jenes Winkels zu bewegen, und es wird ihnen somit keine Gelegenheit
geboten, den Mikrospiegel, der sie reflektieren soll, zur Gänze oder
zum Teil zu verfehlen.In one embodiment of the invention, a telecentric system, also known as a 4-f system, is used as the imaging system. By using a telecentric system, such systems being well known in the art, the angle of each beam when it is from each of the microlenses 103 leaks, when that light reproduces the input MEMS device 105 reached. However, advantageously this angle becomes directly at the plane of the input MEMS device 105 reproduced. As a result, the light beams do not have the ability to move along the line of that angle, and thus are given no opportunity to wholly or partially miss the micromirror that is to reflect them.
Festzuhalten
ist, dass, da das telezentrische System eventuell invertierend ist,
die jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 eventuell
nicht an genau demselben Ort, z. B. auf einer direkten Linie vom
Eingangsfaserbündel 101,
sind, wo diese gewesen wären,
wäre das Abbildungssystem
nicht verwendet worden. Das Abbildungssystem ändert eventuell auch verglichen
mit dem Original die Größe des Bildes.It should be noted that, since the telecentric system may be inverting, the respective corresponding micromirrors of the input MEMS device 105 maybe not in exactly the same place, eg. B. on a direct line from the input fiber bundle 101 If these were not the imaging system would not have been used. The imaging system may also change the size of the image compared to the original.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 103 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array
und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 107 und 109,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-, eine
Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren. Vorteilhafterweise
wird eine große Flexibilität im Systemdesign
erzielt.This would allow the micromirrors of the input MEMS device 105 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 103 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 107 and 109 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, great flexibility in system design is achieved.
Jeder
Mikrospiegel der ersten Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 ist
eingestellt, um den Lichtstrahl der auf ihn auftrifft, in einem
jeweiligen vorgegebenen Winkel zu reflektieren. Jeder bestimmte
vorgegebene Winkel wird derart gewählt, dass der Strahl zu einem
jeweiligen vorgegebenen Mikrospiegel an der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 hingelenkt
wird, welcher der bestimmten Faser des Ausgangsfaserbündels 125 entspricht,
zu welcher das Licht von diesem Mikrospiegel als Ausgang hingelenkt
wird. Jedweder Fehler, der sich daraus ergibt, dass sich Licht,
welches in das Abbildungssystem eingetreten ist, in eine Richtung
bewegt, die nicht parallel zu der Linie ist, welche durch den Mittelpunkt seiner
Linse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel
an der ersten Eingangs-MEMS-Vorrichtung gebildet wird, wird durch das "Training" des gänzlich optischen
Systems kompensiert, solange der Abweichungswinkel des Lichtes von
der Parallelen verglichen mit dem maximalen Winkel, in dem der Spiegel
geneigt werden kann, klein ist. "Training" ist der Vorgang
des Bestimmens, welche Spannungen an die Elektroden jedes Mikrospiegels
angelegt werden müssen,
um die erforderliche Neigung zu erreichen, welche die beste Verbindung
zwischen ihm und jedem anderen Mikrospiegel der entgegengesetzten
MEMS-Vorrichtung ermöglicht,
und auch welche Spannung an die Elektroden jedes der entgegengesetzten
Mikrospiegel angelegt werden muss.Each micromirror of the first input MEMS device 105 is set to reflect the light beam impinging on it at a given predetermined angle. Each particular predetermined angle is chosen such that the beam is directed to a respective given micromirror on the output MEMS device 115 is directed, which of the particular fiber of the output fiber bundle 125 corresponds to which the light is directed by this micromirror as an output. Any error resulting from light that has entered the imaging system moving in a direction that is not parallel to the line passing through the center of its lens or its collimator and its associated micromirror at the first input. MEMS device is compensated by the "training" of the entirely optical system as long as the angle of departure of the light from the parallels is small compared to the maximum angle at which the mirror can be tilted. "Training" is the process of determining which voltages must be applied to the electrodes of each micromirror to achieve the required tilt which allows the best connection between it and each other micromirror of the opposing MEMS device, and also which voltage to the micromirror Electrodes of each of the opposite micromirrors must be applied.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel tritt
jeder Lichtstrahl auf seinem Weg zur Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 durch
die optionale Linse 113. Die optionale Linse 113 dient
als Feldlinse und verschiebt den Winkel, in welchem das Licht auf
jeden Mikrospiegel auftrifft, in eine Position, zu welcher das Licht
hingelenkt wird. Dies ermöglicht,
alle Eingangsmikrospiegel zu homogenisieren, insofern als alle Mikrospiegel,
welche dieselbe Neigung aufweisen, ihr Licht zu derselben Position
hinlenken werden. Ferner refokussiert die Feldlinse jeden der Strahlen,
die durch sie hindurchtreten, und reduziert somit Verluste.After being reflected off its respective micromirror, each light beam passes on its way to the output MEMS device 115 through the optional lens 113 , The optional lens 113 serves as a field lens and shifts the angle at which the light impinges on each micromirror to a position to which the light is directed. This makes it possible to homogenize all input micromirrors, inasmuch as all micro-mirrors which have the same slope will deflect their light to the same position. Further, the field lens refocuses each of the rays passing through it, thus reducing losses.
Die
Lichtstrahlen, welche von der Linse 113 weggehen, fallen
jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115.
Jeder Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 ist
eingestellt, um den Lichtstrahl, der auf ihn auftrifft, in einem
jeweiligen vorgegebenen Winkel zu reflektieren. Jeder betreffende vorgegebene
Winkel ist so gewählt,
dass jeder Lichtstrahl zur jeweiligen Faser des Ausgangsfaserbündels 125 hingelenkt
wird, welche die Ausgangsfaser für
den Lichtstrahl sein soll.The rays of light coming from the lens 113 go away, each fall on a respective micromirror of the output MEMS device 115 , Each micromirror of the output MEMS device 115 is set to reflect the light beam impinging on it at a given predetermined angle. Each respective predetermined angle is chosen so that each light beam to the respective fiber of the output fiber bundle 125 is directed, which should be the output fiber for the light beam.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel und
vor dem Erreichen seiner jeweiligen Ausgangsfaser tritt jeder Lichtstrahl durch
die Linse 117 und dann die Linse 119, welche gemeinsam
ein Abbildungssystem bilden. Das Abbildungssystem ist angeordnet,
um zu bewirken, dass ein Bild der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 an dem
Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und/oder den Kollimatoren 123 gebildet
wird oder umgekehrt, auf Grund des umkehrbaren Wesens der Optik,
wodurch die Entfernung zwischen der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 und
dem Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 123, entlang
welcher sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten
Anordnungen effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt wird.After being reflected away from its respective micromirror and before it reaches its respective output fiber, each light beam passes through the lens 117 and then the lens 119 , which together form an imaging system. The imaging system is arranged to cause an image of the output MEMS device 115 at the output microlens array 123 and / or the collimators 123 is formed, or vice versa, due to the reversible nature of optics, reducing the distance between the output MEMS device 115 and the microlens array and / or the collimators 123 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated.
Somit
erhält
vorteilhafterweise keiner der Lichtstrahlen, auch wenn er sich nicht
in der gewünschten
Richtung parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt
seiner Mikrolinse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten
Mikrospiegel gebildet wird, die Gelegenheit, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.Consequently
receives
advantageously none of the light rays, even if he is not
in the desired
Direction parallel to the line moves through the center
its microlens or its collimator and its associated
Micromirror is formed, the opportunity to stand out from his desired
Aim to move away.
Wie
zuvor in Verbindung mit der Linse des Eingangsabbildungssystems
angegeben wurde, dient dies, auch wenn dargestellt ist, dass sich
das Abbildungssystem aus zwei Linsen zusammensetzt, lediglich pädagogischen
Zwecken und Zwecken der Übersichtlichkeit.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer
Linsen bedient, verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als Abbildungssystem
verwendet.As
previously in conjunction with the lens of the input imaging system
has been stated, this is used, even if it is shown that
the imaging system is composed of two lenses, only pedagogical
Purposes and purposes of clarity.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. B. a system that is one or more
Lenses operated, can be used. In one embodiment
The invention provides a telecentric system as an imaging system
used.
Festzuhalten
ist, dass das Abbildungssystem verglichen mit dem Original auch
die Größe des Bildes ändern kann.be noted
is that the imaging system compared to the original too
the size of the picture can change.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 123 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array
und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 117 und 119,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-, eine
Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren. Vorteilhafterweise
wird eine hohe Flexibilität
im Systemdesign erzielt.This would allow the micromirrors of the output MEMS device 115 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 123 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 117 and 119 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, a high degree of flexibility in system design is achieved.
Die
Lichtstrahlen, welche von der Linse 119 weggehen, treten
durch eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123. Die Funktion jeder
Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der seiner jeweiligen zugeordneten
Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann an Stelle des Verwendens eines gesonderten Mikrolinsen-Array
eine Linse auf jede Ausgangsfaser des Faserbündels 125 integriert
sein und somit einen Kollimator bilden. Das Licht von jeder Mikrolinse
des Mikrolinsen-Array 123 tritt dann in das jeweilige Ausgangsfaserbündel, welches
der Mikrolinse zugeordnet ist.The rays of light coming from the lens 119 go away, pass through a respective microlens of the microlens array 123 , The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied to its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be applied to each output fiber of the fiber bundle 125 be integrated and thus form a collimator. The light from each microlens of the microlens array 123 then enters the respective output fiber bundle associated with the microlens.
Festzuhalten
ist, dass bei manchen Ausführungsformen
der Erfindung nur ein Abbildungssystem verwendet werden muss. Bei
derartigen Ausführungsformen
kann das Abbildungssystem nur für
den Eingang oder nur für
den Ausgang verwendet werden.be noted
is that in some embodiments
of the invention, only one imaging system must be used. at
such embodiments
can the imaging system only for
the entrance or only for
the output can be used.
Das
in 1 dargestellte System bietet eine große Verbesserung
gegenüber
den im Stand der Technik bekannten Anordnungen. Allerdings ist die Leistung
noch etwas eingeschränkt,
insofern als in 1 die Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 in
einem Winkel in Bezug zu der Ebene steht, an welcher die Lichtstrahlen
aus den Fasern des Eingangsfaserbündels 101 heraustreten,
und gleicherweise steht die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 in
einem Winkel in Bezug zu der Ebene, an welcher Licht in die Fasern des
Ausgangsfaserbündels 125 eintritt.This in 1 The system shown offers a great improvement over the arrangements known in the prior art. However, the performance is still somewhat limited, insofar as in 1 the input MEMS device 105 is at an angle with respect to the plane at which the light rays from the fibers of the input fiber bundle 101 and similarly the output MEMS device stands 115 at an angle with respect to the plane at which light enters the fibers of the output fiber bundle 125 entry.
Infolgedessen
sind die Bilder der Faserbündel,
die durch das jeweilige Abbildungssystem geformt werden, nicht genau
komplanar mit deren jeweiliger MEMS-Vorrichtung, was dazu führt, dass das
Bild geringfügig
unscharf ist. Daher wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung in 2 eine beispielhafte gänzlich optische
Schaltanordnung dargestellt, bei welcher der optische Weg angeordnet
ist, um zu ermöglichen,
dass mindestens eine der MEMS-Vorrichtungen parallel zu der Ebene
von Licht ist, welches in die Fasern seines jeweiligen Faserbündels eintritt
oder daraus austritt.As a result, the images of Faserbün del is not exactly coplanar with their respective MEMS device, resulting in the image being slightly out of focus. Therefore, according to one aspect of the invention in 2 an exemplary fully optical switching arrangement is shown in which the optical path is arranged to allow at least one of the MEMS devices to be parallel to the plane of light entering or exiting the fibers of its respective fiber bundle.
Zusätzlich zu
den Elementen auf 1 zeigt 2 Spiegel
mit einem Loch 221 und 223. Wie in 1 führt das
Eingangsfaserbündel 101 zu
schaltende optische Signale zu. Insbesondere ist jede Faser des
Eingangsfaserbündels 101 ein
Eingangs-Port zu dem Schaltsystem aus 1. Das durch
jede Faser des Faserbündels 101 zugeführte Licht
tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die einen Teil
des Mikrolinsen-Array 103 darstellt. Die Funktion jeder
Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der von seiner jeweiligen zugeordneten
Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann an Stelle des Verwendens eines gesonderten Mikrolinsen-Array eine Linse
mit jeder Faser des Faserbündels 101 in
einer Anordnung, die einen Kollimator bildet, integ riert sein, so
dass das Licht als paralleler Strahl austritt.In addition to the elements 1 shows 2 Mirror with a hole 221 and 223 , As in 1 guides the input fiber bundle 101 to be switched optical signals. In particular, each fiber of the input fiber bundle 101 an input port to the switching system 1 , That through each fiber of the fiber bundle 101 supplied light passes through a respective corresponding microlens, which forms part of the microlens array 103 represents. The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied by its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be associated with each fiber of the fiber bundle 101 be integrated in an arrangement that forms a collimator, so that the light emerges as a parallel beam.
Gemäß den Grundgedanken
der Erfindung fällt
jeder Lichtstrahl, der von dem Mikrolinsen-Array 103 weggeht,
auf das Abbildungssystem, das durch die Linsen 107 und 109 gebildet
wird, wobei er bei Linse 107 eintritt und bei Linse 109 austritt.
Das Abbildungssystem ist angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild
des Mikrolinsen-Array
und/oder der Kollimatoren an der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 gebildet wird
oder umgekehrt, auf Grund des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch
die Entfernung zwischen dem Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 103 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105, entlang welcher sich
die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen
effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt wird. Demnach erhält vorteilhafterweise
kein Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Mikrolinse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, Gelegenheit, sich von seinem gewünschten Ziel wegzubewegen.In accordance with the principles of the invention, each beam of light falling from the microlens array falls 103 goes away, on the imaging system, through the lenses 107 and 109 is formed, where he is in the lens 107 enters and with lens 109 exit. The imaging system is arranged to cause an image of the microlens array and / or the collimators on the input MEMS device 105 is formed or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the microlens array and / or the collimators 103 and the input MEMS device 105 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, no ray of light will have an opportunity to move away from its desired target.
Festzuhalten
ist, dass, wenngleich dargestellt ist, dass sich das Abbildungssystem
aus zwei Linsen zusammensetzt, dies lediglich pädagogischen Zwecken und Zwecken
der Übersichtlichkeit dient.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer Linsen
bedient, verwendet werden kann.be noted
is that, although it is shown that the imaging system
composed of two lenses for educational purposes only
the clarity serves.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. As a system that is one or more lenses
operated, can be used.
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System, welches auch als 4-f-System
bekannt ist, als Abbildungssystem verwendet. Durch Verwendung eines
telezentrischen Systems, wobei derartige Systeme im Stand der Technik
bestens bekannt sind, wird der Winkel jedes Strahls, wenn er aus
jeder der Mikrolinsen 103 austritt, reproduziert, wenn
dieses Licht die Eingabe-MEMS-Vorrichtung 105 erreicht.
Allerdings wird vorteilhafterweise dieser Winkel direkt an der Ebene der
Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 reproduziert. Infolgedessen
weisen die Lichtstrahlen nicht die Fähigkeit auf, sich entlang der
Linie jenes Winkels zu bewegen, und es wird ihnen somit keine Gelegenheit geboten,
den Mikrospiegel, der sie reflektieren soll, zu verfehlen.In one embodiment of the invention, a telecentric system, also known as a 4-f system, is used as the imaging system. By using a telecentric system, such systems being well known in the art, the angle of each beam when it is from each of the microlenses 103 leaks, reproduces when this light enters the input MEMS device 105 reached. However, advantageously this angle becomes directly at the plane of the input MEMS device 105 reproduced. As a result, the light rays do not have the ability to move along the line of that angle, and thus are given no opportunity to miss the micromirror that is to reflect them.
Festzuhalten
ist, dass, da das telezentrische System eventuell invertierend ist,
die jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 eventuell
nicht an genau demselben Ort, z. B. auf einer direkten Linie vom
Eingangsfaserbündel 101,
sind, wo diese gewesen wären,
wäre das Abbildungssystem
nicht verwendet worden. Das Abbildungssystem ändert eventuell auch verglichen
mit dem Original die Größe des Bildes.It should be noted that, since the telecentric system may be inverting, the respective corresponding micromirrors of the input MEMS device 105 maybe not in exactly the same place, eg. B. on a direct line from the input fiber bundle 101 If these were not the imaging system would not have been used. The imaging system may also change the size of the image compared to the original.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 103 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array
und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 107 und 109,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-, eine
Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren. Vorteilhafterweise
wird eine große Flexibilität im Systemdesign
erzielt.This would allow the micromirrors of the input MEMS device 105 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 103 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 107 and 109 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, great flexibility in system design is achieved.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist der Spiegel mit einem Loch 221 zwischen
der Linse 107 und der Linse 109 eingesetzt, so
dass das Loch des Spiegels mit einem Loch 221 am Brennpunkt
der Linse 107 angeordnet ist.In one aspect of the invention, the mirror is a hole 221 between the lens 107 and the lens 109 inserted, leaving the hole of the mirror with a hole 221 at the focal point of the lens 107 is arranged.
Durch
Anordnen des Loches des Spiegels mit einem Loch 221 an
dem Brennpunkt der Linse 107 tritt das gesamte Licht, welches
in das Abbildungssystem eintritt, durch den Brennpunkt und somit
durch das Loch, ungehindert durch den Spiegel 221. Licht,
das aus dem Abbildungssystem austritt, bewegt sich zur Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 weiter,
welche derart angeordnet ist, dass sie parallel zu der Ebene von
Licht ist, das aus dem Eingangsfaserbündel 101 austritt.By placing the hole of the mirror with a hole 221 at the focal point of the lens 107 All the light that enters the imaging system passes through the focal point and thus through the hole, unhindered by the mirror 221 , Light that exits the imaging system moves to the input MEMS device 105 which is arranged to be parallel to the plane of light coming from the input fiber bundle 101 exit.
Jeder
Mikrospiegel der ersten Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 ist
eingestellt, um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem
jeweiligen vorgegebenen Winkel zu reflektieren. Der betreffende
vorgegebene Winkel wird derart gewählt, dass der Strahl zu einem
vorgegebenen Mikrospiegel an der Ausgang-MEMS-Vorrichtung 115 hingelenkt
wird, welcher der betreffenden Faser des Ausgangsfaserbündels 125 entspricht,
zu welcher das Licht als Ausgang hingelenkt wird. Jedweder Fehler,
der sich daraus ergibt, dass sich das Licht, welches in das Abbildungssystem
eingetreten ist, entlang einer Richtung fortbewegt, die nicht parallel
zu der Linie ist, welche durch den Mittelpunkt seiner Linse oder
seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, wird durch das Training des gänzlich optischen Systems kompensiert,
solange der Abweichungswinkel des Lichts von der, Parallelen verglichen
mit dem maximalen Winkel, in welchem der Spiegel geneigt sein kann,
klein ist.Each micromirror of the first input MEMS device 105 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle. The particular predetermined angle is chosen such that the beam is directed to a given micromirror on the output MEMS device 115 is directed, which of the relevant fiber of the output fiber bundle 125 corresponds to which the light is directed as output. Any error that results from the light that has entered the imaging system traveling along a direction that is not parallel to the line formed by the center of its lens or its collimator and its associated micromirror is compensated by the training of the entirely optical system as long as the angle of departure of the light from the, parallels compared to the maximum angle in which the mirror can be inclined, is small.
Festzuhalten
ist, dass zumindest der Spiegel in dem Mittelpunkt der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 und
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 nicht zum Schalten verwendet
werden kann. Gleicherweise ist es je nach Geometrie und der Größe des Loches
in den Spiegeln mit einem Loch möglich,
dass andere Mikrospiegel, welche rund um den mittleren Mikrospiegel
angeordnet sind, ebenfalls nicht verwendbar sein können.It should be noted that at least the mirror is at the center of the input MEMS device 105 and the output MEMS device 115 can not be used for switching. Likewise, depending on the geometry and size of the hole in the holes with a hole, it is possible that other micromirrors disposed around the central micromirror may also be unusable.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel tritt
jeder Lichtstrahl durch ein Abbildungssystem, welches sich aus der
Linse 109, dem Spiegel mit einem Loch 221 und
der Linse 113 zusammensetzt.After being reflected off its respective micromirror, each light beam passes through an imaging system extending from the lens 109 , the mirror with a hole 221 and the lens 113 composed.
Das
Abbildungssystem erzeugt ein Bild der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 an dem
Spiegel mit einem Loch 223.The imaging system generates an image of the input MEMS device 105 at the mirror with a hole 223 ,
Dieses
Bild der Eingangs-MEMS-Vorrichtung kann als virtuelle Eingangs-MEMS-Vorrichtung betrachtet
werden.This
Image of the input MEMS device may be considered as an input virtual MEMS device
become.
Licht
von dem Bild der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 wird von
dem Spiegel mit einem Loch 223 wegreflektiert und bewegt
sich zur Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115, wobei es durch
die Linse 117 hindurchtritt. In diesem Fall dient die Linse 117 als
Feldlinse. Die Feldlinse verschiebt den Winkel, in welchem das Licht
auf jeden Mikrospiegel auftrifft, in eine Position, zu welcher das
Licht hingelenkt wird. Dies ermöglicht,
alle Eingangsmikrospiegel zu homogenisieren, insofern als alle Mikrospiegel,
welche dieselbe Neigung aufweisen, ihr Licht zu derselben Position
hinlenken werden. Ferner refokussiert die Feldlinse jeden der Strahlen,
die durch sie hindurchtreten, und reduziert somit Verluste.Light from the image of the input MEMS device 105 gets off the mirror with a hole 223 away reflects and moves to the output MEMS device 115 passing it through the lens 117 passes. In this case, the lens is used 117 as a field lens. The field lens shifts the angle at which the light impinges on each micromirror to a position to which the light is directed. This makes it possible to homogenize all input micromirrors, inasmuch as all micro-mirrors which have the same slope will deflect their light to the same position. Further, the field lens refocuses each of the rays passing through it, thus reducing losses.
Die
Lichtstrahlen, die von der Feldlinse weggehen, fallen jeweils auf
einen jeweiligen Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115.
Jeder Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 ist eingestellt,
um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen
Winkel zu reflektieren. Jeder betreffende vorgegebene Winkel wird
derart gewählt,
dass jeder Lichtstrahl zur jeweiligen Faser des Ausgangsfaserbündels 125,
welche die Ausgangsfaser für
den Lichtstrahl sein soll, hingelenkt wird.The light rays leaving the field lens each fall on a respective micromirror of the output MEMS device 115 , Each micromirror of the output MEMS device 115 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle. Each respective predetermined angle is chosen such that each light beam is directed to the respective fiber of the output fiber bundle 125 , which is to be the output fiber for the light beam, is steered.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel und
vor dem Erreichen seiner jeweiligen Ausgangsfaser tritt jeder Lichtstrahl durch
die Linse 117 und dann die Linse 119, welche gemeinsam
ein Abbildungssystem bilden. Das Abbildungssystem ist angeordnet,
um zu bewirken, dass ein Bild der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 und/oder
der Kollimatoren an dem Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und/oder
den Kollimatoren 123 gebildet wird oder umgekehrt, auf
Grund des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch die Entfernung zwischen
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 und dem Mikrolinsen-Array
und/oder den Kollimatoren 123, entlang welcher sich die
Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen effektiv bewegt
hatten, erfolgreich beseitigt wird. Somit erhält vorteilhafterweise keiner
der Lichtstrahlen, auch wenn er sich nicht in der gewünschten
Richtung parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner
Mikrolinse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel
gebildet wird, die Gelegenheit, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.After being reflected away from its respective micromirror and before it reaches its respective output fiber, each light beam passes through the lens 117 and then the lens 119 , which together form an imaging system. The imaging system is arranged to cause an image of the output MEMS device 115 and / or the collimators on the output microlens array 123 and / or the collimators 123 is formed, or vice versa, due to the reversible nature of optics, reducing the distance between the output MEMS device 115 and the microlens array and / or the collimators 123 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, none of the light rays will have the opportunity to move away from its desired target.
Wie
zuvor in Verbindung mit der Linse des Eingangsabbildungssystems
angegeben wurde, dient dies, auch wenn dargestellt ist, dass sich
das Abbildungssystem aus zwei Linsen zusammensetzt, lediglich pädagogischen
Zwecken und Zwecken der Übersichtlichkeit.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer
Linsen bedient, verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als Abbildungssystem
verwendet.As
previously in conjunction with the lens of the input imaging system
has been stated, this is used, even if it is shown that
the imaging system is composed of two lenses, only pedagogical
Purposes and purposes of clarity.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. B. a system that is one or more
Lenses operated, can be used. In one embodiment
The invention provides a telecentric system as an imaging system
used.
Festzuhalten
ist, dass das Abbildungssystem verglichen mit dem Original auch
die Größe des Bildes ändern kann.be noted
is that the imaging system compared to the original too
can change the size of the picture.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 123 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array
und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 117 und 119,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-, eine
Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren. Vorteilhafterweise
wird eine hohe Flexibilität
im Systemdesign erzielt.This would allow the micromirrors of the output MEMS device 115 another size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 123 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 117 and 119 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, a high degree of flexibility in system design is achieved.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist der Spiegel mit einem Loch 223 zwischen
der Linse 117 und der Linse 119 eingesetzt, so
dass das Loch des Spiegels mit einem Loch 223 am Brennpunkt der
Linse 117 angeordnet ist.In one aspect of the invention, the mirror is a hole 223 between the lens 117 and the lens 119 inserted so that the hole of the mirror with a hole 223 at the focal point of the lens 117 is arranged.
Durch
Anordnen des Loches des Spiegels mit einem Loch 223 an
dem Brennpunkt des Abbildungssystems tritt das gesamte Licht, welches
in das Abbildungssystem eintritt, durch den Brennpunkt und somit
durch das Loch, ungehindert durch den Spiegel mit einem Loch 223.By placing the hole of the mirror with a hole 223 At the focal point of the imaging system, all the light entering the imaging system passes through the focal point and thus through the hole, unobstructed by the mirror with a hole 223 ,
Vorteilhafterweise
ist die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 angeordnet, um parallel
zu der Ebene von Licht zu sein, das in das Ausgangsfaserbündel 125 eintritt,
wodurch das Schärfeproblem
der Ausführungsform
aus 1 behoben wird.Advantageously, the output MEMS device is 115 arranged to be parallel to the plane of light that enters the output fiber bundle 125 occurs, whereby the sharpness problem of the embodiment 1 is corrected.
Jeder
Lichtstrahl, der von der Linse 119 weggeht, tritt durch
eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123. Die
Funktion jeder Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der seiner jeweiligen
zugeordneten Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann an Stelle des Verwendens eines gesonderten Mikrolinsen-Array
eine Linse auf jede Ausgangsfaser des Faserbündels 125 integriert
werden und somit einen Kollimator bilden.Every ray of light coming from the lens 119 goes away, passes through a respective microlens of the microlens array 123 , The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied to its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be applied to each output fiber of the fiber bundle 125 be integrated and thus form a collimator.
Das
Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123 tritt
dann in das jeweilige Ausgangsfaserbündel ein, welches der Mikrolinse
zugeordnet ist.The light from each microlens of the microlens array 123 then enters the respective output fiber bundle associated with the microlens.
Festzuhalten
ist, dass bei manchen Ausführungsformen
der Erfindung nur ein Abbildungssystem verwendet werden muss. Bei
derartigen Ausführungsformen
kann das Abbildungssystem nur für
den Eingang oder nur für
den Ausgang verwendet werden. Festzuhalten ist auch, dass, wenngleich
in 2 der Winkel der Spiegel mit einem Loch 45 Grad
zu sein scheint, ein derartiger bestimmter Winkel nicht erforderlich
ist.It should be noted that in some embodiments of the invention only one imaging system needs to be used. In such embodiments, the imaging system may be used only for the input or only for the output. It is also to be noted that, although in 2 the angle of the mirror with a hole 45 Degree seems to be, such a certain angle is not required.
Jedweder
Spiegel mit einem Loch kann eventuell kein tatsächliches körperliches Loch aufweisen,
sondern kann anstatt dessen einen Bereich an dem gewünschten
Ort des Loches verwenden, der für
die Wellenlänge
von Licht, das durch den gänzlich optischen
Schalter geschaltet wird, durchlässig
ist. Die erforderliche Größe des durchlässigen Bereichs ist
direkt proportional zum Winkelfehler des Lichts, das von dem Linsen-Array 103 kommt.Any mirror with a hole may not have an actual physical hole, but may instead use an area at the desired location of the hole that is transparent to the wavelength of light switched by the fully optical switch. The required size of the transmissive region is directly proportional to the angular error of the light from the lens array 103 comes.
3 zeigt
eine andere Anordnung für
die gänzlich
optische Schaltanordnung aus 2, bei welcher
jedoch die Spiegel mit einem Loch 221 und 223 ausgerichtet
sind, um zu ermöglichen,
dass das Eingangsfaserbündel 101 und
das Ausgangsfaserbündel 125 auf
derselben Seite des Wegs zwischen den MEMS-Vorrichtungen sind. Optisch
sind die Wege und die Funktionalität dieselben. 3 shows another arrangement for the entirely optical switching arrangement 2 in which, however, the mirrors with a hole 221 and 223 are aligned to allow the input fiber bundle 101 and the output fiber bundle 125 on the same side of the path between the MEMS devices. Visually, the paths and functionality are the same.
4 zeigt
eine andere Anordnung für
die gänzlich
optische Schaltanordnung aus 2, welche
jedoch, anstatt die Spiegel mit einem Loch 221 und 223 zu
verwenden, kleine Spiegel 421 und 423 an den Brennpunkten
von verschiedenen des Abbildungssystems verwen det. Die kleinen Spiegel 421 und 423 können auf
Glasplatten 425 bzw. 427 angebracht sein, um zu
ermöglichen,
dass diese außerhalb
des optischen Weges gelagert werden. Ferner wird, anstatt zu ermöglichen,
das zumindest eine der MEMS-Vorrichtungen tatsächlich körperlich parallel zu der Ebene
von Licht ist, das in die Fasern seines jeweiligen Faserbündels eintritt
oder daraus austritt, bei der Ausführungsform aus 4 zumindest
eine der MEMS-Vorrichtungen optisch parallel, d. h. virtuell parallel,
zu der Ebene von Licht, das in die Fasern seines jeweiligen Faserbündels eintritt
oder daraus austritt, gemacht. 4 shows another arrangement for the entirely optical switching arrangement 2 which, however, instead of the mirror with a hole 221 and 223 to use, small mirrors 421 and 423 at the focal points of various of the imaging system. The little mirrors 421 and 423 can on glass plates 425 respectively. 427 be mounted to allow them to be stored outside the optical path. Further, rather than allowing the at least one of the MEMS devices to be physically parallel to the plane of light entering or exiting the fibers of its respective fiber bundle, in the embodiment, in fact 4 at least one of the MEMS devices is made optically parallel, ie, virtually parallel, to the plane of light entering or exiting the fibers of its respective fiber bundle.
Wie
in 2 führt
das Faserbündel 101 zu schaltende
optische Signale zu. Insbesondere ist jede Faser des Eingangsfaserbündels 101 ein
Eingangs-Port zu dem Schaltsystem aus 4. Das Licht,
welches durch jede Faser des Faserbündels 101 zugeführt wird,
tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die einen Teil
des Mikrolinsen-Array 103 darstellt. Die Funktion jeder
Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, welcher von seiner jeweiligen zugeordneten
Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann, anstatt ein gesondertes Mikrolinsen-Array zu verwenden, eine Linse mit jeder
Faser des Faserbündels 101 in
einer Anordnung, welche einen Kollimator bildet, integriert sein,
so dass das Licht als paralleler Strahl austritt.As in 2 leads the fiber bundle 101 to be switched optical signals. In particular, each fiber of the input fiber bundle 101 an input port to the switching system 4 , The light passing through each fiber of the fiber bundle 101 is supplied through a respective corresponding microlens, which forms part of the microlens array 103 represents. The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied by its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be associated with each fiber of the fiber bundle 101 be integrated in an arrangement which forms a collimator, so that the light emerges as a parallel beam.
Gemäß den Grundgedanken
der Erfindung fallen die Lichtstrahlen, welche von dem Mikrolinsen-Array 103 weggehen,
jeweils auf das Abbildungssystem, welches sich aus den Linsen 107 und 109 zusammensetzt,
wobei sie bei Linse 107 eintreten und bei Linse 109 austreten.
Das Abbildungssystem ist angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild des
Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren an der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 gebildet
wird oder umgekehrt, auf Grund des umkehrbaren Wesens der Optik,
wodurch die Entfernung zwischen dem Mikrolinsen- Array und/oder den Kollimatoren 103 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105,
entlang welcher sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik
bekannten Anordnungen effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt
wird.In accordance with the principles of the invention, the light rays falling from the microlens array fall 103 go away, each on the Abbil system, which is made up of the lenses 107 and 109 being composed while taking lens 107 enter and lens 109 escape. The imaging system is arranged to cause an image of the microlens array and / or the collimators on the input MEMS device 105 or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the microlens array and / or the collimators 103 and the input MEMS device 105 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated.
Somit
wird vorteilhafterweise keinem Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht
in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Mikrolinse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, die Gelegenheit geboten, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.Consequently
is advantageously no ray of light, even if he is not
in the desired direction
moved parallel to the line passing through the center of its microlens
or its collimator and its associated micromirror
The opportunity is offered, of your desired
Aim to move away.
Festzuhalten
ist, dass, wenngleich dargestellt ist, dass sich das Abbildungssystem
aus zwei Linsen zusammensetzt, dies lediglich pädagogischen Zwecken und Zwecken
der Übersichtlichkeit dient.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer Linsen
bedient, verwendet werden kann.be noted
is that, although it is shown that the imaging system
composed of two lenses for educational purposes only
the clarity serves.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. As a system that is one or more lenses
operated, can be used.
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System, welches auch als 4-f-System
bekannt ist, als Abbildungssystem verwendet. Durch Verwendung eines
telezentrischen Systems, wobei derartige Systeme im Stand der Technik
bestens bekannt sind, wird der Winkel jedes Strahls, wenn er aus
jeder der Mikrolinsen 103 austritt, reproduziert, wenn
dieses Licht die Eingabe-MEMS-Vorrichtung 105 erreicht.
Allerdings wird vorteilhafterweise dieser Winkel direkt an der Ebene der
Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 reproduziert. Infolgedessen
weisen die Lichtstrahlen nicht die Fähigkeit auf, sich entlang der
Linie jenes Winkels zu bewegen, und es wird ihnen somit keine Gelegenheit geboten,
den Mikrospiegel, der sie reflektieren soll, zu verfehlen.In one embodiment of the invention, a telecentric system, also known as a 4-f system, is used as the imaging system. By using a telecentric system, such systems being well known in the art, the angle of each beam when it is from each of the microlenses 103 leaks, reproduces when this light enters the input MEMS device 105 reached. However, advantageously this angle becomes directly at the plane of the input MEMS device 105 reproduced. As a result, the light rays do not have the ability to move along the line of that angle, and thus are given no opportunity to miss the micromirror that is to reflect them.
Festzuhalten
ist, dass, da das telezentrische System eventuell invertierend ist,
die jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 eventuell
nicht an genau demselben Ort, z. B. auf einer direkten Linie vom
Eingangsfaserbündel 101,
sind, wo diese gewesen wären,
wäre das Abbildungssystem
nicht verwendet worden. Festzuhalten ist, dass das Abbildungssystem
eventuell verglichen mit dem Original auch die Größe des Bildes ändert. Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 103 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 107 und 109,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-, eine
Schutz- und eine Wiederherstellungsfunk tion zu implementieren.
Vorteilhafterweise wird eine große Flexibilität im Systemdesign
erzielt.It should be noted that, since the telecentric system may be inverting, the respective corresponding micromirrors of the input MEMS device 105 maybe not in exactly the same place, eg. B. on a direct line from the input fiber bundle 101 If these were not the imaging system would not have been used. It should be noted that the imaging system may also change the size of the image compared to the original. This would allow the micromirrors of the input MEMS device 105 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 103 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 107 and 109 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. B. to implement a multicast, a broadcast, a monitoring, a protection and a recovery radio tion. Advantageously, great flexibility in system design is achieved.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist der kleine Spiegel 421 zwischen
der Linse 107 und der Linse 109 eingesetzt, so
dass das der kleine Spiegel 421 am Brennpunkt des Abbildungssystems
angeordnet ist. Durch Anordnen des kleinen Spiegels 421 an
dem Brennpunkt des Abbildungssystems tritt das gesamte Licht, welches
in das Abbildungssystem eintritt, durch den Brennpunkt und wird
daher durch den kleinen Spiegel 421 reflektiert, wodurch
seine Richtung zur Linse 109 hin geändert wird.According to one aspect of the invention, the small mirror is 421 between the lens 107 and the lens 109 used, so that's the small mirror 421 is arranged at the focal point of the imaging system. By placing the small mirror 421 At the focal point of the imaging system, all the light entering the imaging system passes through the focal point and therefore passes through the small mirror 421 reflected, causing its direction to the lens 109 changed.
Licht,
das aus dem Abbildungssystem austritt, bewegt sich zur Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 weiter,
welche derart angeordnet ist, dass sie optisch parallel zu dem Bild
des Eingangsfaserbündels 101,
welches durch das Abbildungssystem der Linsen 107 und 109 erzeugt
wird, ist.Light exiting the imaging system moves to the input MEMS device 105 which is arranged so as to be optically parallel to the image of the input fiber bundle 101 which passes through the imaging system of the lenses 107 and 109 is generated.
Jeder
Mikrospiegel der ersten Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 ist
eingestellt, um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem
jeweiligen vorgegebenen Winkel zu reflektieren. Jeder betreffende
vorgegebene Winkel wird derart gewählt, dass der Strahl zu einem
vorgegebenen Mikrospiegel an der Ausgang-MEMS-Vorrichtung 115 hingelenkt
wird, welcher der betreffenden Faser des Ausgangsfaserbündels 125 entspricht,
zu welcher das Licht als Ausgang hingelenkt wird. Jedweder Fehler,
der sich daraus ergibt, dass sich das Licht, welches in das Abbildungssystem
eingetreten ist, entlang einer Richtung fortbewegt, die nicht parallel
zu der Linie ist, welche durch den Mittelpunkt seiner Linse oder
seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, wird durch das Training des gänzlich optischen Systems kompensiert,
solange der Abweichungswinkel des Lichts von der Parallelen verglichen
mit dem maximalen Winkel, in welchem der Spiegel geneigt sein kann,
klein ist.Each micromirror of the first input MEMS device 105 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle. Each respective predetermined angle is chosen such that the beam is to a given micromirror on the output MEMS device 115 is directed, which of the relevant fiber of the output fiber bundle 125 corresponds to which the light is directed as output. Any error that results from the light that has entered the imaging system traveling along a direction that is not parallel to the line formed by the center of its lens or its collimator and its associated micromirror is compensated by the training of the wholly optical system as long as the angle of departure of the light from the parallels is small compared to the maximum angle at which the mirror may be inclined.
Festzuhalten
ist, dass zumindest der Spiegel in dem Mittelpunkt der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 und
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 nicht zum Schalten verwendet
werden kann. Gleicherweise ist es je nach Geometrie und der Größe des Loches
in den Spiegeln mit einem Loch möglich,
dass andere Mikrospiegel, welche rund um den mittleren Mikrospiegel
angeordnet sind, ebenfalls nicht verwendbar sein können.It should be noted that at least the mirror is at the center of the input MEMS device 105 and the output MEMS device 115 can not be used for switching. Likewise, depending on the geometry and size of the Lo It is possible in the mirrors with a hole that other micromirrors which are arranged around the central micromirror can likewise not be used.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel tritt
jeder Lichtstrahl durch ein Abbildungssystem, welches sich aus der
Linse 109 und der Linse 113 zusammensetzt. Das
Abbildungssystem erzeugt ein Bild der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 an
der Ebene, welche den kleinen Spiegel 423 schneidet und
parallel zu der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 ist.After being reflected off its respective micromirror, each light beam passes through an imaging system extending from the lens 109 and the lens 113 composed. The imaging system generates an image of the input MEMS device 105 at the level, which is the small mirror 423 cuts and parallel to the input MEMS device 105 is.
Dieses
Bild der Eingangs-MEMS-Vorrichtung kann als virtuelle Eingangs-MEMS-Vorrichtung betrachtet
werden. Licht von dem Bild der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 bewegt
sich zu der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 weiter, wobei
es durch die Linse 117 hindurchtritt. In diesem Fall dient die
Linse 117 als Feldlinse. Die Feldlinse verschiebt den Winkel,
in welchem das Licht auf jeden Mikrospiegel auftrifft, in eine Position,
zu welcher das Licht hingelenkt wird. Dies ermöglicht, alle Eingangsmikrospiegel
zu homogenisieren, insofern als alle Mikrospiegel, welche dieselbe
Neigung aufweisen, ihr Licht zu derselben Position hinlenken werden.This image of the input MEMS device can be considered as an input virtual MEMS device. Light from the image of the input MEMS device 105 moves to the output MEMS device 115 Continue, passing through the lens 117 passes. In this case, the lens is used 117 as a field lens. The field lens shifts the angle at which the light impinges on each micromirror to a position to which the light is directed. This makes it possible to homogenize all input micromirrors, inasmuch as all micro-mirrors which have the same slope will deflect their light to the same position.
Ferner
refokussiert die Feldlinse jeden der Strahlen, die durch sie hindurchtreten,
und reduziert somit Verluste.Further
refocuses the field lens of each of the beams passing through it
and thus reduces losses.
Die
Lichtstrahlen, die von der Feldlinse weggehen, fallen jeweils auf
einen jeweiligen Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115.
Jeder Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 ist eingestellt,
um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen
Winkel zu reflektieren. Jeder betreffende vorgegebene Winkel wird
derart gewählt,
dass jeder Lichtstrahl zur jeweiligen Faser des Ausgangsfaserbündels 125,
welche die Ausgangsfaser für
den Lichtstrahl sein soll, hingelenkt wird, wenn das Ausgangsfaserbündel 125 entlang dem
Weg zwischen der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 gewesen wäre.The light rays leaving the field lens each fall on a respective micromirror of the output MEMS device 115 , Each micromirror of the output MEMS device 115 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle. Each respective predetermined angle is chosen such that each light beam is directed to the respective fiber of the output fiber bundle 125 , which is to be the output fiber for the light beam, is deflected when the output fiber bundle 125 along the path between the output MEMS device 115 and the input MEMS device 105 would have been.
Allerdings
tritt nach dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel
und vor dem Erreichen seiner jeweiligen Ausgangsfaser jeder Lichtstrahl
durch ein Abbildungssystem, welches sich aus der Linse 117,
dem kleinen Spiegel 423 und der Linse 119 zusammensetzt.
Das Abbildungssystem ist angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 an dem Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und/oder
den Kollimatoren 123 gebildet wird oder umgekehrt, auf Grund des
umkehrbaren Wesens der Optik, welches in einem rechten Winkel zu
dem Weg zwischen der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105 angeordnet ist. Diese Richtungsänderung
wird durch den kleinen Spiegel 423 erreicht, der am Brennpunkt
der Linse 117 angeordnet ist. Das Abbildungssystem ändert somit
die Richtung des optischen Weges und beseitigt auch erfolgreich
die Entfernung zwischen der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 und dem
Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 123, entlang welcher
sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen
effektiv bewegten. Somit erhält
vorteilhafterweise keiner der Lichtstrahlen, auch wenn er sich nicht
in der gewünschten
Richtung parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt
seiner Mikrolinse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten
Mikrospiegel gebildet wird, die Gelegenheit, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.However, after being reflected away from its respective micromirror and before reaching its respective output fiber, each light beam passes through an imaging system extending from the lens 117 , the little mirror 423 and the lens 119 composed. The imaging system is arranged to cause an image of the output MEMS device 115 at the output microlens array 123 and / or the collimators 123 or vice versa, due to the reversible nature of optics, which is at a right angle to the path between the output MEMS device 115 and the input MEMS device 105 is arranged. This change of direction is due to the small mirror 423 achieved at the focal point of the lens 117 is arranged. The imaging system thus changes the direction of the optical path and also successfully eliminates the distance between the output MEMS device 115 and the microlens array and / or the collimators 123 along which the light beams effectively moved in arrangements known in the art. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, none of the light rays will have the opportunity to move away from its desired target.
Wie
zuvor in Verbindung mit der Linse des Eingangsabbildungssystems
angegeben wurde, dient dies, auch wenn dargestellt ist, dass sich
das Abbildungssystem aus zwei Linsen zusammensetzt, lediglich pädagogischen
Zwecken und Zwecken der Übersichtlichkeit.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer
Linsen bedient, verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als Abbildungssystem
verwendet.As
previously in conjunction with the lens of the input imaging system
has been stated, this is used, even if it is shown that
the imaging system is composed of two lenses, only pedagogical
Purposes and purposes of clarity.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. B. a system that is one or more
Lenses operated, can be used. In one embodiment
The invention provides a telecentric system as an imaging system
used.
Festzuhalten
ist, dass das Abbildungssystem verglichen mit dem Original auch
die Größe des Bildes ändern kann.be noted
is that the imaging system compared to the original too
the size of the picture can change.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung 115 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 123 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array
und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 117 und 119,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-, eine
Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren. Vorteilhafterweise
wird eine hohe Flexibilität
im Systemdesign erzielt.This would allow the micromirrors of the output MEMS device 115 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 123 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 117 and 119 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, a high degree of flexibility in system design is achieved.
Jeder
Lichtstrahl, der von der Linse 119 weggeht, tritt durch
eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123. Die
Funktion jeder Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der seiner jeweiligen
zugeordneten Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann an Stelle des Verwendens eines gesonderten Mikrolinsen-Array
eine Linse auf jede Ausgangsfaser des Faserbündels 125 integriert
werden und somit einen Kollimator bilden.Every ray of light coming from the lens 119 goes away, passes through a respective microlens of the microlens array 123 , The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied to its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention can Instead of using a separate microlens array, a lens is applied to each output fiber of the fiber bundle 125 be integrated and thus form a collimator.
Das
Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123 tritt
dann in das jeweilige Ausgangsfaserbündel ein, welches der Mikrolinse
zugeordnet ist.The light from each microlens of the microlens array 123 then enters the respective output fiber bundle associated with the microlens.
5 zeigt
eine andere Anordnung für
die gänzlich
optische Schaltanordnung aus 4, bei welcher
jedoch kleine Spiegel 421 und 423 ausgerichtet
sind, um zu ermöglichen,
dass das Eingangsfaserbündel 101 und
das Ausgangsfaserbündel 125 auf
derselben Seite des Weges zwischen den MEMS-Vorrichtungen angeordnet
sind. Optisch sind die Wege und die Funktionalität dieselben. 5 shows another arrangement for the entirely optical switching arrangement 4 in which, however, small mirrors 421 and 423 are aligned to allow the input fiber bundle 101 and the output fiber bundle 125 are arranged on the same side of the path between the MEMS devices. Visually, the paths and functionality are the same.
Andere
Anordnungen mit anderen Winkeln können durch einschlägig versierte
Fachleute unter Anwendung der in diesem Dokument offenbarten Grundgedanken
ohne weiteres entwickelt werden, ob nun für Ausführungsformen der Erfindung,
die sich Spiegeln mit einem Loch bedienen, oder Ausführungsformen
der Erfindung, die sich kleiner Spiegel oder irgendeiner Kombination
aus Spiegeln mit einem Loch und kleinen Spiegeln bedienen.Other
Arrangements with other angles can be accomplished by those versed in the art
Those skilled in the art using the principles disclosed in this document
be readily developed, whether for embodiments of the invention,
which use mirrors with a hole, or embodiments
invention, the small mirror or any combination
from mirrors with a hole and small mirrors serve.
6 zeigt
eine andere, einfachere Ausführungsform
einer gänzlich
optischen Schaltanordnung gemäß den Grundgedanken
der Erfindung, bei welcher der optische Weg angeordnet ist, um zu
ermöglichen,
dass zumindest eine der MEMS-Vorrichtungen parallel zu der Ebene
von Licht ist, das in die Fasern seines jeweiligen Faserbündels eintritt
oder daraus austritt. In 6 dargestellt sind a) das Eingangsfaserbündel 101,
b) das Eingangs-Mikrolinsen-Array 103, c) die Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem
Loch 605, d) die Linse 107, e) die Linse 613,
f) die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615, g)
die Linse 119, h) das Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und i)
das Ausgangsfaserbündel 125. 6 Figure 12 shows another, simpler embodiment of a fully optical switching arrangement in accordance with the principles of the invention in which the optical path is arranged to allow at least one of the MEMS devices to be parallel to the plane of light entering the fibers of its respective fiber bundle enters or exits. In 6 a) the input fiber bundle are shown 101 , b) the input microlens array 103 , c) the input MEMS device with a hole 605 , d) the lens 107 , e) the lens 613 , f) the output MEMS device with a hole 615 , g) the lens 119 , h) the output microlens array 123 and i) the output fiber bundle 125 ,
Das
Eingangsfaserbündel 101 führt zu schaltende
optische Signale zu. Insbesondere ist jede Faser des Eingangsfaserbündels 101 ein
Eingangsport zum Schaltsystem aus 6. Das durch
jede Faser des Faserbündels 101 zugeführte Licht
tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die Teil eines
Mikrolinsen-Array 103 ist. Die Funktion jeder Mikrolinse
ist, den Lichtstrahl, welcher von seiner jeweiligen zugeordneten
Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann, anstatt ein gesondertes Mikrolinsen-Array zu verwenden, eine
Linse mit jeder Faser des Faserbündels 101 in
einer Anordnung, welche einen Kollimator bildet, integriert sein,
so dass das Licht als paralleler Strahl austritt.The input fiber bundle 101 leads to switching optical signals. In particular, each fiber of the input fiber bundle 101 an input port to the switching system 6 , That through each fiber of the fiber bundle 101 supplied light passes through a respective corresponding microlens, which is part of a microlens array 103 is. The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied by its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be associated with each fiber of the fiber bundle 101 be integrated in an arrangement which forms a collimator, so that the light emerges as a parallel beam.
Gemäß den Grundgedanken
der Erfindung fallen die Lichtstrahlen, welche von dem Mikrolinsen-Array 103 weggehen,
jeweils auf das Abbildungssystem, welches sich aus den Linsen 107 und 613 zusammensetzt,
wobei sie bei Linse 107 eintreten und bei Linse 613 austreten.
Das Abbildungssystem ist angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild des
Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren an der Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 605 gebildet wird oder umgekehrt, auf Grund
des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch die Entfernung zwischen
dem Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 103 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 105, entlang welcher sich
die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen
effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt wird. Somit wird vorteilhafterweise
keinem Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Mikrolinse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, die Gelegenheit geboten, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.In accordance with the principles of the invention, the light rays falling from the microlens array fall 103 go away, each on the imaging system, which is made up of the lenses 107 and 613 being composed while taking lens 107 enter and lens 613 escape. The imaging system is arranged to cause an image of the microlens array and / or the collimators on the input MEMS device having a hole 605 is formed or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the microlens array and / or the collimators 103 and the input MEMS device 105 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, no ray of light will be afforded the opportunity to move away from its desired target.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 zwischen
der Linse 107 und der Linse 613 eingesetzt, so
dass das Loch der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 am
Brennpunkt der Linse 107 angeordnet ist. Durch Anordnen
des Loches der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 an
dem Brennpunkt der Linse 107 tritt das gesamte Licht, welches
in das Abbildungssystem eintritt, durch den Brennpunkt und somit
durch das Loch, ungehindert durch die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit
einem Loch 615.In accordance with one aspect of the invention, the output MEMS device is a hole 615 between the lens 107 and the lens 613 inserted so that the hole of the output MEMS device with a hole 615 at the focal point of the lens 107 is arranged. By placing the hole of the output MEMS device with a hole 615 at the focal point of the lens 107 All light entering the imaging system passes through the focal point and thus through the hole, unimpeded through the output MEMS device with a hole 615 ,
Licht,
das aus dem Abbildungssystem austritt, bewegt sich zur Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit
einem Loch 605 weiter, welche derart angeordnet ist, dass
sie parallel zu der Ebene von Licht ist, das aus dem Eingangsfaserbündel 101 austritt.Light exiting the imaging system moves to the input MEMS device with a hole 605 which is arranged to be parallel to the plane of light coming from the input fiber bundle 101 exit.
Festzuhalten
ist, dass, wenngleich dargestellt ist, dass sich das Abbildungssystem
aus zwei Linsen zusammensetzt, dies lediglich pädagogischen Zwecken und Zwecken
der Übersichtlichkeit dient.
Einschlägig
ver sierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer Linsen
bedient, verwendet werden kann.be noted
is that, although it is shown that the imaging system
composed of two lenses for educational purposes only
the clarity serves.
Relevant
Said experts will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. As a system that is one or more lenses
operated, can be used.
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System, welches auch als 4-f-System
bekannt ist, als Abbildungssystem verwendet. Durch Verwendung eines
telezentrischen Systems, wobei derartige Systeme im Stand der Technik
bestens bekannt sind, wird der Winkel jedes Strahls, wenn er aus
jeder der Mikrolinsen 103 austritt, reproduziert, wenn
dieses Licht die Eingabe-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 605 erreicht.In one embodiment of the invention, a telecentric system, also known as a 4-f system, is used as the imaging system. By using a telecentric system, such systems being well known in the art, the angle of each beam when it is from each of the microlenses 103 exits, reproduces when this light enters the entrance be-MEMS device with a hole 605 reached.
Allerdings
wird vorteilhafterweise dieser Winkel direkt an der Ebene der Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 605 reproduziert. Infolgedessen weisen die
Lichtstrahlen nicht die Fähigkeit
auf, sich entlang der Linie jenes Winkels zu bewegen, und es wird
ihnen somit keine Gelegenheit geboten, den Mikrospiegel, der sie
reflektieren soll, zu verfehlen.However, advantageously, this angle becomes directly at the plane of the input MEMS device with a hole 605 reproduced. As a result, the light rays do not have the ability to move along the line of that angle, and thus are given no opportunity to miss the micromirror that is to reflect them.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist die Eingangs-MEMS-Vorrichtung 605 zwischen den
Linsen 613 und 119 eingesetzt, so dass das Loch
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 605 am Brennpunkt der Linse 613 angeordnet
ist.According to one aspect of the invention, the input MEMS device is 605 between the lenses 613 and 119 inserted so that the hole of the input MEMS device 605 at the focal point of the lens 613 is arranged.
Festzuhalten
ist, dass, da das telezentrische System eventuell invertierend ist,
die jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 605 eventuell nicht an genau demselben Ort,
z. B. auf einer direkten Linie vom Eingangsfaserbündel 101,
sind, wo diese gewesen wären,
wäre das
Abbildungssystem nicht verwendet worden. Das Abbildungssystem ändert eventuell auch
verglichen mit dem Original die Größe des Bildes. Dies würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 605 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 103 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 107 und 613,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-,
eine Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren.
Vorteilhafterweise wird eine große Flexibilität im Systemdesign erzielt.It should be noted that, since the telecentric system may be inverting, the respective respective micromirrors of the input MEMS device have a hole 605 maybe not in exactly the same place, eg. B. on a direct line from the input fiber bundle 101 If these were not the imaging system would not have been used. The imaging system may also change the size of the image compared to the original. This would allow the micromirrors of the input MEMS device to have one hole 605 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 103 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 107 and 613 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, great flexibility in system design is achieved.
Jeder
Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 605 ist eingestellt,
um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen
Winkel zu reflektieren. Der betreffende vorgegebene Winkel wird
derart gewählt,
dass der Strahl zu einem vorgegebenen Mikrospiegel an der Ausgang-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 615 hingelenkt wird, welcher der betreffenden
Faser des Ausgangsfaserbündels 125 entspricht,
zu welcher das Licht als Ausgang hingelenkt wird. Jedweder Fehler,
der sich daraus ergibt, dass sich das Licht, welches in das Abbildungssystem
eingetreten ist, entlang einer Richtung fortbewegt, die nicht parallel zu
der Linie ist, welche durch den Mittelpunkt seiner Linse oder seines
Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet wird,
wird durch das Training des gänzlich
optischen Systems kompensiert, solange der Abweichungswinkel des
Lichts von der Parallelen verglichen mit dem maximalen Winkel, in welchem
der Spiegel geneigt sein kann, klein ist.Each micromirror of the input MEMS device 605 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle. The particular predetermined angle is chosen so that the beam to a given micromirror on the output MEMS device with a hole 615 is directed, which of the relevant fiber of the output fiber bundle 125 corresponds to which the light is directed as output. Any error that results from the light that has entered the imaging system traveling along a direction that is not parallel to the line formed by the center of its lens or its collimator and its associated micromirror is compensated by the training of the wholly optical system as long as the angle of departure of the light from the parallels is small compared to the maximum angle at which the mirror may be inclined.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel tritt
jeder Lichtstrahl durch die Linse 613, die als Feldlinse
dient. Die Feldlinse verschiebt den Winkel, in welchem das Licht
auf jeden Mikrospiegel auftrifft, in eine Position, zu welcher das
Licht hingelenkt wird. Dies ermöglicht,
alle Eingangsmikrospiegel zu homogenisieren, insofern als alle Mikrospiegel,
welche dieselbe Neigung aufweisen, ihr Licht zu derselben Position
hinlenken werden. Ferner refokussiert die Feldlinse jeden der Strahlen,
die durch sie hindurchtreten, und verringert somit Verluste.After being reflected off its respective micromirror, each light beam passes through the lens 613 which serves as a field lens. The field lens shifts the angle at which the light impinges on each micromirror to a position to which the light is directed. This makes it possible to homogenize all input micromirrors, inasmuch as all micro-mirrors which have the same slope will deflect their light to the same position. Further, the field lens refocuses each of the rays passing through it, thus reducing losses.
Die
Lichtstrahlen, welche von der Feldlinse weggehen, fallen jeweils
auf einen jeweiligen Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 615. Jeder Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 615 ist eingestellt, um den Lichtstrahl,
der auf ihn auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen Winkel zu
reflektieren. Jeder betreffende vorgegebene Winkel ist so gewählt, dass
jeder Lichtstrahl zur jeweiligen Faser des Ausgangsfaserbündels 125 hingelenkt
wird, welche die Ausgangsfaser für
den Lichtstrahl sein soll.The light rays departing from the field lens each fall on a respective micromirror of the output MEMS device having a hole 615 , Each micromirror of the output MEMS device with a hole 615 is set to reflect the light beam impinging on it at a given predetermined angle. Each respective predetermined angle is chosen so that each light beam to the respective fiber of the output fiber bundle 125 is directed, which should be the output fiber for the light beam.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel der
Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 und vor dem
Erreichen seiner jeweiligen Ausgangsfaser tritt jeder Lichtstrahl durch
die Linse 613 und dann die Linse 119, welche gemeinsam
ein Abbildungssystem bilden. Das Abbildungssystem ist angeordnet,
um zu bewirken, dass ein Bild der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 und/oder
der Kollimatoren an dem Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und/oder
den Kollimatoren 123 gebildet wird oder umgekehrt, auf
Grund des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch die Entfernung zwischen
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 und dem
Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 123, entlang
welcher sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen
effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt wird.Upon being reflected off its respective micromirror, the output MEMS device is reflected with a hole 615 and before reaching its respective output fiber, each light beam passes through the lens 613 and then the lens 119 , which together form an imaging system. The imaging system is arranged to cause an image of the output MEMS device having a hole 615 and / or the collimators on the output microlens array 123 and / or the collimators 123 is formed, or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the output MEMS device with a hole 615 and the microlens array and / or the collimators 123 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated.
Somit
erhält
vorteilhafterweise keiner der Lichtstrahlen, auch wenn er sich nicht
in der gewünschten
Richtung parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt
seiner Mikrolinse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten
Mikrospiegel gebildet wird, die Gelegenheit, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.Consequently
receives
advantageously none of the light rays, even if he is not
in the desired
Direction parallel to the line moves through the center
its microlens or its collimator and its associated
Micromirror is formed, the opportunity to stand out from his desired
Aim to move away.
Wie
zuvor in Verbindung mit der Linse des Eingangsabbildungssystems
angegeben wurde, dient dies, auch wenn dargestellt ist, dass sich
das Abbildungssystem aus zwei Linsen zusammensetzt, lediglich pädagogischen
Zwecken und Zwecken der Übersichtlichkeit.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer
Linsen bedient, verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als Abbildungssystem
verwendet.As previously stated in connection with the lens of the input imaging system, this serves, even though it is shown that the imaging system is composed of two lenses, only for educational purposes and purposes of clarity. Skilled artisans will readily recognize that any imaging system, e.g. For example, a system that uses one or more lenses can be used. In one embodiment of the invention, a telecentric system is used as the imaging system.
Festzuhalten
ist, dass das Abbildungssystem verglichen mit dem Original auch
die Größe des Bildes ändern kann.be noted
is that the imaging system compared to the original too
can change the size of the picture.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 615 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 123 aufweisen.This would allow the micromirrors of the output MEMS device to have one hole 615 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 123 exhibit.
Es
würde auch
die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 613 und 119,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-,
eine Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren.
Vorteilhafterweise wird eine hohe Flexibilität im Systemdesign erzielt.It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 613 and 119 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, a high degree of flexibility in system design is achieved.
Jeder
Lichtstrahl, der von der Linse 119 weggeht, tritt durch
eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123. Die
Funktion jeder Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der seiner jeweiligen
zugeordneten Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann an Stelle des Verwendens eines gesonderten Mikrolinsen-Array
eine Linse auf jede Ausgangsfaser des Faserbündels 125 integriert
werden und somit einen Kollimator bilden.Every ray of light coming from the lens 119 goes away, passes through a respective microlens of the microlens array 123 , The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied to its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be applied to each output fiber of the fiber bundle 125 be integrated and thus form a collimator.
Das
Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123 tritt
dann in das jeweilige Ausgangsfaserbündel ein, welches der Mikrolinse
zugeordnet ist.The light from each microlens of the microlens array 123 then enters the respective output fiber bundle associated with the microlens.
Festzuhalten
ist, dass im Mittelpunkt der Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Loch 605 oder der
Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Loch 615 keine Mikrospiegel sein können und
dass gleicherweise je nach Geometrie und der Größe des Loches in den MEMS-Vorrichtungen
mit einem Loch es möglich
ist, dass andere Mikrospiegel, die andernfalls rund um den Mittelpunkt
des Mikrospiegel-Array vorgelegen wären, eventuell ebenfalls nicht
verwendbar sind. Das Loch muss kein tatsächliches körperliches Loch sein, sondern
muss lediglich ein Bereich sein, der für die Wellenlängen von
Licht, welches durch den gänzlich
optischen Schalter geschaltet wird, durchlässig ist. Ferner ist festzuhalten,
dass, wenngleich das Loch als in dem "Mittelpunkt" der MEMS-Vorrichtung angeordnet dargestellt
und beschrieben ist, es nicht in dem Mittelpunkt sein muss. Einschlägig versierte
Fachleute werden in der Lage sein, das Loch an anderen Orten anzuordnen
und zusätzliche
betriebsfähige
Ausführungsformen
zu entwickeln. Jedwede Änderungen
der Linsenanordnungen oder Winkel der Komponenten, um die anderen Orte
der Löcher
zu kompensieren, können
von einschlägig
versierten Fachleuten ohne weiteres entwickelt werden. Darüber hinaus
ist es möglich,
durch Lenken das Lichts nach oben oder nach unten, um zu vermeiden,
auf die MEMS-Vorrichtung aufzutreffen, das Loch gänzlich zu
eliminieren. Eine derartige Ausführungsform
ist in 7 dargestellt. Festzuhalten ist, dass, da die
MEMS-Vorrichtungen in 7 keine Löcher aufweisen, sie einfach
als Eingangs-MEMS-Vorrichtung und Ausgangs-MEMS-Vorrichtung bezeichnet
werden und demnach wie in 1–6 mit 105 bzw. 115 gekennzeichnet
sind.It should be noted that the focus of the input MEMS device with a hole 605 or the output MEMS device with a hole 615 Likewise, depending on the geometry and size of the hole in the MEMS devices with a hole, it is possible that other micromirrors that would otherwise be present around the center of the micromirror array may also not be usable. The hole does not have to be an actual physical hole, but merely has to be an area which is transparent to the wavelengths of light switched by the wholly optical switch. It should also be noted that although the hole is shown and described as being located in the "center" of the MEMS device, it need not be in the center. Skilled artisans will be able to place the hole in other locations and develop additional operable embodiments. Any changes in the lens arrays or angles of the components to compensate for the other locations of the holes may be readily developed by those of ordinary skill in the art. In addition, by directing the light up or down to avoid impacting the MEMS device, it is possible to eliminate the hole altogether. Such an embodiment is in 7 shown. It should be noted that because the MEMS devices in 7 have no holes, they are simply referred to as input MEMS device and output MEMS device and thus as in 1 - 6 With 105 respectively. 115 Marked are.
8 zeigt
eine andere, einfachere und kompaktere Ausführungsform der in 6 dargestellten
gänzlich
optischen Schaltanordnung. In 8 dargestellt
sind a) das Eingangsfaserbündel 101,
b) das Eingangs-Mikrolinsen-Array 103, c) die Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 815, d) die Linse 107, e) die
Linse 613, f) die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815,
g) die Linse 119, h) das Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und
i) das Aungangsfaserbündel 125. 8th shows another, simpler and more compact embodiment of the in 6 shown entirely optical switching arrangement. In 8th a) the input fiber bundle are shown 101 , b) the input microlens array 103 , c) the input MEMS device with a mirror 815 , d) the lens 107 , e) the lens 613 , f) the output MEMS device with a mirror 815 , g) the lens 119 , h) the output microlens array 123 and i) the Aungangsfaserbündel 125 ,
Das
Eingangsfaserbündel 101 führt zu schaltende
optische Signale zu. Insbesondere ist jede Faser des Eingangsfaserbündels 101 ein
Eingangsport zum Schaltsystem aus 8. Das durch
jede Faser des Faserbündels 101 zugeführte Licht
tritt durch eine jeweilige entsprechende Mikrolinse, die Teil eines
Mikrolinsen-Array 103 ist. Die Funktion jeder Mikrolinse
ist, den Lichtstrahl, welcher von seiner jeweiligen zugeordneten
Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann, anstatt ein gesondertes Mikrolinsen-Array zu verwenden, eine
Linse mit jeder Faser des Faserbündels 101 in
einer Anordnung, welche einen Kollimator bildet, integriert sein,
so dass das Licht als paralleler Strahl austritt.The input fiber bundle 101 leads to switching optical signals. In particular, each fiber of the input fiber bundle 101 an input port to the switching system 8th , That through each fiber of the fiber bundle 101 supplied light passes through a respective corresponding microlens, which is part of a microlens array 103 is. The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied by its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be associated with each fiber of the fiber bundle 101 be integrated in an arrangement which forms a collimator, so that the light emerges as a parallel beam.
Gemäß den Grundgedanken
der Erfindung fallen die Lichtstrahlen, welche von dem Mikrolinsen-Array 103 weggehen,
jeweils auf das Abbildungssystem, welches sich aus den Linsen 107 und 613 zusammensetzt,
wobei sie bei Linse 107 eintreten und bei Linse 613 austreten.
Das Abbildungssystem ist angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild des
Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimato ren an der Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 805 gebildet wird oder umgekehrt, auf
Grund des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch die Entfernung zwischen
dem Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 103 und
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 805, entlang welcher sich
die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen
effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt wird. Somit wird vorteilhafterweise
keinem Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Mikrolinse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, die Gelegenheit geboten, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.In accordance with the principles of the invention, the light rays falling from the microlens array fall 103 go away, each on the imaging system, which is made up of the lenses 107 and 613 being composed while taking lens 107 enter and lens 613 escape. The picture sys This is arranged to cause an image of the microlens array and / or the collimator on the input MEMS device to be mirrored 805 is formed or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the microlens array and / or the collimators 103 and the input MEMS device 805 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, no ray of light will be afforded the opportunity to move away from its desired target.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815 optisch
zwischen der Linse 107 und der Linse 613 angeordnet,
so dass der Spiegel 845 der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit
einem Spiegel 815 am Brennpunkt der Linse 107 angeordnet
ist.In accordance with one aspect of the invention, the output MEMS device is a mirror 815 optically between the lens 107 and the lens 613 arranged so that the mirror 845 the output MEMS device with a mirror 815 at the focal point of the lens 107 is arranged.
Der
Spiegel, auf den bei der Namhaftmachung einer MEMS-Vorrichtung mit einem
Spiegel Bezug genommen wird, ist ein Spiegel, der auf der MEMS-Vorrichtung
eingebunden ist, jedoch während des
Betriebs des optischen Schalters anders als die anderen Mikroschalter,
die auf der MEMS-Vorrichtung eingebunden sind, nicht bewegt wird.Of the
Mirror on which in naming a MEMS device with a
Mirror is a mirror that is on the MEMS device
is involved, but during the
Operating the optical switch differently than the other microswitches,
which are integrated on the MEMS device, is not moved.
Der
Spiegel kann ein getrennter fixierter Spiegel sein, der auf der
MEMS-Vorrichtung hergestellt oder auf andere Weise darauf eingebunden werden
kann, oder er kann ein Mikrospiegel sein, der auf eine feste Neigung
eingestellt ist. Für
die Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815 ist der
Spiegel der Spiegel 845, während für die Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 805 der Spiegel der Spiegel 835 ist.The mirror may be a separate fixed mirror that can be fabricated or otherwise bonded to the MEMS device, or it may be a micromirror set to a fixed tilt. For the output MEMS device with a mirror 815 is the mirror of the mirror 845 while for the input MEMS device with a mirror 805 the mirror of the mirror 835 is.
10 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815.
In 10 shows an enlarged view of a portion of the output MEMS device with a mirror 815 , In
10 dargestellt
sind ein MEMS-Vorrichtungssubstrat 1051, Mikrospiegel 1053 und
der Spiegel 845. Die Mikrospiegel 1053 können frei
geneigt werden, wobei der Spiegel 845 jedoch auf einer
festen Neigung gehalten wird. Die Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit
einem Spiegel 835 weist dieselbe Struktur auf. 10 a MEMS device substrate is shown 1051 , Micromirror 1053 and the mirror 845 , The micromirrors 1053 can be tilted freely, with the mirror 845 however, kept at a fixed inclination. The input MEMS device with a mirror 835 has the same structure.
Durch
Anordnen des Spiegels 845 der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem
Spiegel 815 am Brennpunkt der Linse 107 tritt
das gesamte Licht, welches in das Abbildungssystem eintritt, durch
den Brennpunkt und wird somit durch den Spiegel 845 der
Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 815 reflektiert. Licht, das aus dem Abbildungssystem austritt,
bewegt sich weiter zu der Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 805.By placing the mirror 845 the output MEMS device with a mirror 815 at the focal point of the lens 107 All the light entering the imaging system passes through the focal point and thus passes through the mirror 845 the output MEMS device with a mirror 815 reflected. Light exiting the imaging system continues to move to the input MEMS device with a mirror 805 ,
Festzuhalten
ist, dass, wenngleich dargestellt ist, dass sich das Abbildungssystem
aus zwei Linsen zusammensetzt, dies lediglich pädagogischen Zwecken und Zwecken
der Übersichtlichkeit dient.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer Linsen
bedient, verwendet werden kann.be noted
is that, although it is shown that the imaging system
composed of two lenses for educational purposes only
the clarity serves.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. As a system that is one or more lenses
operated, can be used.
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System, welches auch als 4-f-System
bekannt ist, als Abbildungssystem verwendet. Durch Verwendung eines
telezentrischen Systems, wobei derartige Systeme im Stand der Technik
bestens bekannt sind, wird der Winkel jedes Strahls, wenn er aus
jeder der Mikrolinsen 107 austritt, reproduziert, wenn
dieses Licht die Eingabe-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 805 erreicht.
Allerdings wird vorteilhafterweise dieser Winkel direkt an der Ebene
der Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 805 reproduziert.
Infolgedessen weisen die Lichtstrahlen nicht die Fähigkeit
auf, sich entlang der Linie jenes Winkels zu bewegen, und es wird ihnen
somit keine Gelegenheit geboten, den Mikrospiegel, der sie reflektieren
soll, zu verfehlen.In one embodiment of the invention, a telecentric system, also known as a 4-f system, is used as the imaging system. By using a telecentric system, such systems being well known in the art, the angle of each beam when it is from each of the microlenses 107 exits, when this light reflects the input MEMS device with a mirror 805 reached. However, advantageously, this angle becomes directly at the plane of the input MEMS device with a mirror 805 reproduced. As a result, the light rays do not have the ability to move along the line of that angle, and thus are given no opportunity to miss the micromirror that is to reflect them.
Festzuhalten
ist, dass, da das telezentrische System eventuell invertierend ist,
die jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 805 eventuell nicht an genau demselben
Ort, z. B. auf einer direkten Linie vom Eingangsfaserbündel 101,
sind, wo diese gewesen wären,
wäre das
Abbildungssystem nicht verwendet worden. Das Abbildungssystem ändert eventuell auch
verglichen mit dem Original die Größe des Bildes. Dies würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 805 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 103 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 107 und 613,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-,
eine Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren.
Vorteilhafterweise wird eine große Flexibilität im Systemdesign erzielt.Note that because the telecentric system may be inverting, the respective respective micromirrors of the input MEMS device may be a mirror 805 maybe not in exactly the same place, eg. B. on a direct line from the input fiber bundle 101 If these were not the imaging system would not have been used. The imaging system may also change the size of the image compared to the original. This would allow the micromirrors of the input MEMS device to be mirrored 805 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 103 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 107 and 613 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, great flexibility in system design is achieved.
Jeder
Mikrospiegel der Eingangs-MEMS-Vorrichtung 605 ist eingestellt,
um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen
Winkel zu reflektieren. Jeder betreffende vorgegebene Winkel wird
derart gewählt,
dass der Strahl zu einem vorgegebenen Mikrospiegel an der Ausgang-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 815 hingelenkt wird, welcher der betreffenden
Faser des Ausgangsfaserbündels 125 entspricht,
zu welcher das Licht als Ausgang hingelenkt wird. Jedweder Fehler,
der sich daraus ergibt, dass sich das Licht, welches in das Abbildungssystem
eingetreten ist, entlang einer Richtung fortbewegt, die nicht parallel
zu der Linie ist, welche durch den Mittelpunkt seiner Linse oder
seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, wird durch das Training des gänzlich optischen Systems kompensiert,
solange der Abweichungswinkel des Lichts von der Parallelen verglichen
mit dem maximalen Winkel, in welchem der Spiegel geneigt sein kann,
klein ist.Each micromirror of the input MEMS device 605 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle. Each respective predetermined angle is chosen such that the beam is directed to a given micromirror on the output MEMS device with a mirror 815 is directed, which of the relevant fiber of the output fiber bundle 125 corresponds to which the light is directed as output. Any error that results from the light that has entered the imaging system traveling along a direction that is not parallel to the line formed by the center of its lens or its collimator and its associated micromirror is compensated by the training of the wholly optical system as long as the angle of departure of the light from the parallels is small compared to the maximum angle at which the mirror may be inclined.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel tritt
jeder Lichtstrahl durch die Linse 613, welche als Feldlinse
dient. Die Feldlinse verschiebt den Winkel, in welchem das Licht
auf jeden Mikrospiegel auftrifft, in eine Position, zu welcher das
Licht hingelenkt wird. Dies ermöglicht,
alle Eingangsmikrospiegel zu homogenisieren, insofern als alle Mikrospiegel,
welche dieselbe Neigung aufweisen, ihr Licht zu derselben Position
hinlenken werden. Ferner refokussiert die Feldlinse jeden der Strahlen,
die durch sie hindurchtreten, und verringert somit Verluste.After being reflected off its respective micromirror, each light beam passes through the lens 613 , which serves as a field lens. The field lens shifts the angle at which the light impinges on each micromirror to a position to which the light is directed. This makes it possible to homogenize all input micromirrors, inasmuch as all micro-mirrors which have the same slope will deflect their light to the same position. Further, the field lens refocuses each of the rays passing through it, thus reducing losses.
Die
Lichtstrahlen, die von der Feldlinse weggehen, fallen jeweils auf
einen jeweiligen Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit
einem Spiegel 815. Jeder Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 815 ist eingestellt, um den Lichtstrahl,
der auf ihn auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen Winkel zu
reflektieren. Der betreffende vorgegebene Winkel ist so gewählt, dass
jeder Lichtstrahl zur jeweiligen Faser des Ausgangsfaserbündels 125 hingelenkt
wird, welche die Ausgangsfaser für
den Lichtstrahl sein soll.The light rays departing from the field lens each fall on a respective micromirror of the output MEMS device with a mirror 815 , Each micromirror of the output MEMS device with a mirror 815 is set to reflect the light beam impinging on it at a given predetermined angle. The respective predetermined angle is chosen so that each light beam to the respective fiber of the output fiber bundle 125 is directed, which should be the output fiber for the light beam.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Mikrospiegel und
vor dem Erreichen seiner jeweiligen Ausgangsfaser tritt jeder Lichtstrahl durch
die Linse 613 und dann die Linse 119, welche gemeinsam
ein Abbil dungssystem bilden. Das Abbildungssystem ist angeordnet,
um zu bewirken, dass ein Bild der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815 und/oder
der Kollimatoren an dem Ausgangs-Mikrolinsen-Array 123 und/oder
den Kollimatoren 123 gebildet wird oder umgekehrt, auf
Grund des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch die Entfernung zwischen
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 815 und dem Mikrolinsen-Array und/oder den
Kollimatoren 123, entlang welcher sich die Lichtstrahlen
bei im Stand der Technik bekannten Anordnungen effektiv bewegt hatten,
erfolgreich beseitigt wird. Somit erhält vorteilhafterweise keiner
der Lichtstrahlen, auch wenn er sich nicht in der gewünschten
Richtung parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt
seiner Mikrolinse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten
Mikrospiegel gebildet wird, die Gelegenheit, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.After being reflected away from its respective micromirror and before it reaches its respective output fiber, each light beam passes through the lens 613 and then the lens 119 , which together form an imaging system. The imaging system is arranged to cause an image of the output MEMS device to be mirrored 815 and / or the collimators on the output microlens array 123 and / or the collimators 123 is formed, or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the output MEMS device with a mirror 815 and the microlens array and / or the collimators 123 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, none of the light rays will have the opportunity to move away from its desired target.
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist die Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 805 zwischen
der Linse 613 und der Linse 119 eingesetzt, so
dass der Spiegel 835 der Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit
einem Spiegel 805 am Brennpunkt der Linse 613 angeordnet
ist. Durch Anordnen des Spiegels 835 der Eingangs-MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 835 am Brennpunkt des Abbildungssystems tritt
das gesamte Licht, welches in das Abbildungssystem eintritt, durch
den Brennpunkt und wird somit durch den Spiegel 835 der
Eingangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 805 reflektiert.In accordance with one aspect of the invention, the input MEMS device is a mirror 805 between the lens 613 and the lens 119 used, so the mirror 835 the input MEMS device with a mirror 805 at the focal point of the lens 613 is arranged. By placing the mirror 835 the input MEMS device with a mirror 835 At the focal point of the imaging system, all the light entering the imaging system passes through the focal point and thus passes through the mirror 835 the input MEMS device with a mirror 805 reflected.
Wie
zuvor in Verbindung mit der Linse des Eingangsabbildungssystems
angegeben wurde, dient dies, auch wenn dargestellt ist, dass sich
das Abbildungssystem aus zwei Linsen zusammensetzt, lediglich pädagogischen
Zwecken und Zwecken der Übersichtlichkeit.
Einschlägig
versierte Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass jedwedes
Abbildungssystem, z. B. ein System, das sich einer oder mehrerer
Linsen bedient, verwendet werden kann. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System als Abbildungssystem
verwendet.As
previously in conjunction with the lens of the input imaging system
has been stated, this is used, even if it is shown that
the imaging system is composed of two lenses, only pedagogical
Purposes and purposes of clarity.
Relevant
Experienced professionals will readily recognize that anything
Imaging system, e.g. B. a system that is one or more
Lenses operated, can be used. In one embodiment
The invention provides a telecentric system as an imaging system
used.
Festzuhalten
ist, dass das Abbildungssystem verglichen mit dem Original auch
die Größe des Bildes ändern kann.be noted
is that the imaging system compared to the original too
the size of the picture can change.
Dies
würde ermöglichen,
dass die Mikrospiegel der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 123 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen den Linsen 613 und 119,
zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch das System zu schaffen,
z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-, eine Überwachungs-,
eine Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren. Vorteilhafterweise
wird eine hohe Flexibilität
im Systemdesign erzielt.This would allow the micromirrors of the output MEMS device to be mirrored 815 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 123 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lenses 613 and 119 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions. Advantageously, a high degree of flexibility in system design is achieved.
Jeder
Lichtstrahl, der von der Linse 119 weggeht, tritt durch
eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123. Die
Funktion jeder Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der seiner jeweiligen
zugeordneten Eingangsfaser zugeführt
wird, zu kollimieren. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung
kann an Stelle des Verwendens eines gesonderten Mikrolinsen-Array
eine Linse auf jede Ausgangsfaser des Faserbündels 125 integriert
werden und somit einen Kollimator bilden.Every ray of light coming from the lens 119 goes away, passes through a respective microlens of the microlens array 123 , The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied to its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be applied to each output fiber of the fiber bundle 125 be integrated and thus form a collimator.
Das
Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 123 tritt
dann in das jeweilige Ausgangsfaserbündel ein, welches der Mikrolinse
zugeordnet ist.The light from each microlens of the microlens array 123 then enters the respective output fiber bundle associated with the microlens.
Festzuhalten
ist, dass dort, wo der Spiegel einer MEMS- Vorrichtung mit einem Spiegel angeordnet
ist, keine Mikrospiegel zum Schalten verwendet werden können.be noted
is that where the mirror of a MEMS device is arranged with a mirror
is, no micromirrors can be used for switching.
Ferner
ist festzuhalten, dass, wenngleich der Spiegel als in dem "Mittelpunkt" der MEMS-Vorrichtungen
angeordnet dargestellt und beschrieben ist, er nicht in dem Mittelpunkt
sein muss. Einschlägig versierte
Fachleute werden in der Lage sein, den Spiegel an anderen Orten
anzuordnen und zusätzliche
betriebsfähige
Ausführungsformen
zu entwickeln. Jedwede Änderungen
der Linsenanordnungen oder Winkel der Komponenten, um die anderen
Orte der Löcher
zu kompensieren, können
von einschlägig
versierten Fachleuten ohne weiteres entwickelt werden.Further
It should be noted that although the mirror is considered to be in the "center" of the MEMS devices
arranged and described arranged, he is not in the center
have to be. Well-versed
Professionals will be able to mirror the other places
to arrange and additional
operational
embodiments
to develop. Any changes
the lens arrangements or angle of the components to the others
Places of holes
to compensate
of relevant
savvy professionals are easily developed.
Bei
dem Vorhergesagten dienen Bezeichnungen der Eingangs- und Ausgangsfaserbündel, MEMS-Vorrichtungen
und dergleichen primär
pädagogischen
Zwecken, da jedes querverbundene Faserpaar in Wirklichkeit dazwischen
eine bidirektionale Verbindung aufweisen kann. Allerdings kann eine Eingangsfaser
kein auszugebendes Licht von irgendeiner anderen Ausgangsfaser als
jener, zu welcher das Licht der Eingangsfaser als Ausgang hingelenkt
wird, empfangen.at
In the foregoing, designations of the input and output fiber bundles, MEMS devices, are provided
and the like primary
educational
Purpose, since every cross-linked fiber pair is actually in between
may have a bidirectional connection. However, an input fiber can
no light to be emitted from any other source fiber than
the one to which the light of the input fiber leads as the output
is received.
9 zeigt
eine zusammenlegbare Ausführungsform
der in 8 dargestellten gänzlich optischen Schaltanordnung.
In 9 dargestellt sind a) ein Faserbündel 901,
b) ein Mikrolinsen-Array 903, c) eine MEMS-Vorrichtung mit einem
Spiegel 905, d) eine Linse 907 und e) ein gekrümmter Spiegel 913. Anders
als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen enthält das Faserbündel 901 sowohl Eingangsfasern,
welche Licht zuführen,
als auch Ausgangsfasern, welche Licht empfangen, so dass das Faserbündel 901 sowohl
als Eingangs- als
auch als Ausgangs-Ports dient. Allerdings dienen derartige Bezeichnungen
der Eingangs- und Ausgangsfasern primär pädagogischen Zwecken, da jedes
querverbundene Faserpaar in Wirklichkeit dazwischen eine bidirektionale
Verbindung aufweisen kann. Jedwede spezifische Faser, welche der
Benutzer als Eingangsfaser bestimmt, kann mit jedweder anderen Faser,
welche der Benutzer als Ausgangsfaser zu bestimmen gedenkt, gepaart
werden. 9 shows a collapsible embodiment of the in 8th shown entirely optical switching arrangement. In 9 a) a fiber bundle are shown 901 , b) a microlens array 903 , c) a MEMS device with a mirror 905 , d) a lens 907 and e) a curved mirror 913 , Unlike the previously described embodiments, the fiber bundle contains 901 both input fibers which supply light and output fibers which receive light so that the fiber bundle 901 serves as both input and output ports. However, such designations of the input and output fibers are primarily for pedagogical purposes because each cross-linked fiber pair may actually have a bidirectional connection therebetween. Any specific fiber which the user designates as input fiber may be paired with any other fiber which the user intends to designate as output fiber.
Licht,
das von den Eingangsfasern des Faserbündels 901 zugeführt wird,
tritt durch eine jeweilige zugeordnete Mikrolinse des ersten Mikrolinsen-Array 903.
Die Funktion jeder Mikrolinse ist, den Lichtstrahl, der von seiner
jeweiligen zugeordneten Eingangsfaser zugeführt wird, zu kollimieren. Bei
alternativen Ausführungsformen
der Erfindung kann, anstatt ein gesondertes Mikrolinsen-Array zu
verwenden, eine Linse mit jeder Faser des Faserbündels 901 in einer
Anordnung, welche einen Kollimator bildet, integriert sein, so dass
das Licht als paralleler Strahl austritt.Light coming from the input fibers of the fiber bundle 901 is supplied through a respective associated microlens of the first microlens array 903 , The function of each microlens is to collimate the beam of light supplied by its respective associated input fiber. In alternative embodiments of the invention, instead of using a separate microlens array, a lens may be associated with each fiber of the fiber bundle 901 be integrated in an arrangement which forms a collimator, so that the light emerges as a parallel beam.
Gemäß den Grundgedanken
der Erfindung fallen die Lichtstrahlen, welche von dem Mikrolinsen-Array 903 weggehen,
jeweils auf das Abbildungssystem, welches sich aus der Linse 907,
dem Spiegel 935 der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 und
dem gekrümmten
Spiegel 913 zusammensetzt. Das Licht tritt bei Linse 907 ein
und tritt bei dem gekrümmten
Spiegel 913 aus, nachdem es an dem Spiegel 935,
welcher im wesentlichen am Brennpunkt der Linse 907 angeordnet
ist, umgelenkt wurde. Der Spiegel 935 ist auch im Wesentlichen
am Brennpunkt des gekrümmten
Spiegels 935 angeordnet. Das Abbildungssystem ist angeordnet,
um zu bewirken, dass ein Bild des Mikrolinsen-Array und/oder der
Kollimatoren an der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 gebildet
wird oder umgekehrt, auf Grund des umkehrbaren Wesens der Optik,
wodurch die Entfernung zwischen dem Mikrolinsen-Array und/oder den
Kollimatoren 903 und der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905,
entlang welcher sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik
bekannten Anordnungen effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt
wird.In accordance with the principles of the invention, the light rays falling from the microlens array fall 903 go away, each to the imaging system, which is made up of the lens 907 , the mirror 935 the MEMS device with a mirror 905 and the curved mirror 913 composed. The light occurs at the lens 907 and enters at the curved mirror 913 out, having it on the mirror 935 which is substantially at the focal point of the lens 907 is arranged, was deflected. The mirror 935 is also essentially at the focal point of the curved mirror 935 arranged. The imaging system is arranged to cause an image of the microlens array and / or the collimators on the MEMS device to be mirrored 905 is formed or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the microlens array and / or the collimators 903 and the MEMS device with a mirror 905 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated.
Somit
wird vorteilhafterweise keinem Lichtstrahl, auch wenn er sich nicht
in die gewünschte Richtung
parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner Mikrolinse
oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet
wird, die Gelegenheit geboten, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.Consequently
is advantageously no ray of light, even if he is not
in the desired direction
moved parallel to the line passing through the center of its microlens
or its collimator and its associated micromirror
The opportunity is offered, of your desired
Aim to move away.
Die
MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 weist dieselbe Struktur
wie die MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 815, welche
in 10 dargestellt ist, auf.The MEMS device with a mirror 905 has the same structure as the MEMS device with a mirror 815 , what a 10 is shown on.
Durch
Anordnen des Spiegels der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 am
Brennpunkt der Linse 907 tritt das gesamte Licht, welches in
das Abbildungssystem eintritt, durch den Brennpunkt und wird somit
durch den Spiegel 935 der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 reflektiert. Licht,
das aus dem Abbildungssystem austritt, bewegt sich weiter zu der
MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905.By placing the mirror of the MEMS device with a mirror 905 at the focal point of the lens 907 All the light entering the imaging system passes through the focal point and thus passes through the mirror 935 of the MEMS device with a mirror 905 reflected. Light exiting the imaging system moves on to the MEMS device with a mirror 905 ,
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ein telezentrisches System, welches auch als 4-f-System
bekannt ist, als Abbildungssystem verwendet. Durch Verwendung eines
telezentrischen Systems, wobei derartige Systeme im Stand der Technik
bestens bekannt sind, wird der Winkel jedes Strahls, wenn er aus
jeder der Mikrolinsen 903 austritt, reproduziert, wenn
dieses Licht die MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 905 erreicht. Allerdings wird vorteilhafterweise
dieser Winkel direkt an der Ebene der MEMS-Vorrichtung mit einem
Spiegel 905 reproduziert. Infolgedessen weisen die Lichtstrahlen nicht
die Fähigkeit
auf, sich entlang der Linie jenes Winkels zu bewegen, und es wird
ihnen somit keine Gelegenheit geboten, den Mikrospiegel, der sie
reflektieren soll, zu verfehlen.In one embodiment of the invention, a telecentric system, also known as a 4-f system, is used as the imaging system. By using a telecentric system, such systems being well known in the art, the angle of each beam when it is from each of the microlenses 903 leaks, reproduces when this light the MEMS device with a mirror 905 reached. However, advantageously, this angle is directly at the level of the MEMS device with a mirror 905 reproduced. As a result, the light rays do not have the ability to move along the line of that angle, and thus are given no opportunity to miss the micromirror that is to reflect them.
Festzuhalten
ist, dass, da das telezentrische System eventuell invertierend ist,
die jeweiligen entsprechenden Mikrospiegel der MEMS-Vorrichtung mit
einem Spiegel 905 eventuell nicht an genau demselben Ort,
z. B. auf einer direkten Linie vom Eingangsfaserbündel 901,
sind, wo diese gewesen wären,
wäre das
Abbildungssystem nicht verwendet worden. Festzuhalten ist, dass
das Abbildungssystem eventuell verglichen mit dem Original auch
die Größe des Bildes ändert. Dies
würde ermöglichen, dass
die Mikrospiegel der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 eine
andere Größe und/oder
Beabstandung als jene des Mikrolinsen-Array und/oder der Kollimatoren 903 aufweisen.
Es würde
auch die Verwendung eines Faserbündels
ohne ein Mikrolinsen-Array und/oder Kollimatoren ermöglichen,
wenn der Füllfaktor,
d. h. das Verhältnis
zwischen der Punktgröße und dem
Abstand zwischen den Punkten, zwischen dem Faserbündel und
den Mikrospiegeln der MEMS-Vorrichtung im Wesentlichen aufrechterhalten
wird. Ferner ist es möglich,
optische Splitter, z. B. zwischen der Linse 907 und dem
gekrümmten
Spiegel 913, zu verwenden, um mehrere Signalpfade durch
das System zu schaffen, z. B. um eine Sammelsende-, eine Rundsende-,
eine Überwachungs-,
eine Schutz- und eine Wiederherstellungsfunktion zu implementieren.It should be noted that since the telecentric system may be inverting, the respective respective micromirrors of the MEMS device may include a mirror 905 maybe not in exactly the same place, eg. B. on a direct line from the input fiber bundle 901 If these were not the imaging system would not have been used. It should be noted that the imaging system may also change the size of the image compared to the original. This would allow the micromirrors of the MEMS device to be mirrored 905 a different size and / or spacing than those of the microlens array and / or the collimators 903 exhibit. It would also allow the use of a fiber bundle without a microlens array and / or collimators if the fill factor, ie the ratio between the dot size and the distance between the dots, between the fiber bundle and the micromirrors of the MEMS device is substantially maintained. Furthermore, it is possible to use optical splitters, e.g. B. between the lens 907 and the curved mirror 913 to use to create multiple signal paths through the system, e.g. To implement multicast, broadcast, monitor, protection and recovery functions.
Vorteilhafterweise
wird eine große
Flexibilität im
Systemdesign erzielt.advantageously,
will be a big one
Flexibility in the
System design achieved.
Jeder
Mikrospiegel der MEMS-Vorrichtung 905 ist eingestellt,
um den Lichtstrahl, der auf sie auftrifft, in einem jeweiligen vorgegebenen
Winkel zu reflektieren.Each micromirror of the MEMS device 905 is set to reflect the light beam incident on it at a given predetermined angle.
Jeder
betreffende vorgegebene Winkel wird derart gewählt, dass der Strahl zu einem
vorgegebenen Mikrospiegel an MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 hingelenkt
wird, welcher der betreffenden Ausgangsfaser des Faserbündels 901 entspricht,
zu welcher das Licht als Ausgang hingelenkt wird, nachdem das Licht
durch den gekrümmten Spiegel 913 reflektiert
wird, der ebenfalls die Funktion einer Feldlinse erfüllt. Die
Feldlinsenfunktion verschiebt den Winkel, in dem das Licht auf jeden
Mikrospiegel auftrifft, in eine Position, zu welcher das Licht hingelenkt
wird. Dies ermöglicht,
alle Eingangsmikrospiegel zu homogenisieren, insofern als alle Mikrospiegel,
welche dieselbe Neigung aufweisen, ihr Licht zu derselben Position
hinlenken werden.Each respective predetermined angle is chosen such that the beam is directed to a given micromirror of MEMS device with a mirror 905 is directed, which of the respective output fiber of the fiber bundle 901 corresponds to which the light is directed as the output, after the light through the curved mirror 913 is reflected, which also fulfills the function of a field lens. The field lens function shifts the angle at which the light impinges on each micromirror to a position to which the light is directed. This makes it possible to homogenize all input micromirrors, inasmuch as all micro-mirrors which have the same slope will deflect their light to the same position.
Ferner
refokussiert die Feldlinse jeden der Strahlen, die durch sie hindurchtreten,
und reduziert somit Verluste. Jedweder Fehler, der sich daraus ergibt,
dass sich das Licht, welches in das Abbildungssystem eingetreten
ist, entlang einer Richtung fortbewegt, die nicht parallel zu der
Linie ist, welche durch den Mittelpunkt seiner Linse oder seines
Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel gebildet wird, wird
durch das Training des gänzlich
optischen Systems kompensiert, solange der Abweichungswinkel des
Lichts von der Parallelen verglichen mit dem maximalen Winkel, in
welchem der Spiegel geneigt sein kann, klein ist.Further
refocuses the field lens of each of the beams passing through it
and thus reduces losses. Any mistake that results
that the light, which entered the imaging system
is moved along a direction that is not parallel to the
Line is through the center of his lens or his
Collimator and its associated micromirror is formed
through the training of the thoroughly
compensated as long as the deviation angle of the
Light of the parallels compared with the maximum angle, in
which the mirror can be tilted is small.
Die
Lichtstrahlen, welche sich von dem gekrümmten Spiegel 913 zurückbewegen,
fallen jeweils auf einen jeweiligen Mikrospiegel der MEMS-Vorrichtung
mit einem Spiegel 905, welcher ein Ausgangsmikrospiegel
ist, insofern als er verwendet wird, um das Licht zu einer bestimmten
Faser des Faserbündels 101 hinzulenken, über welche
das Licht als ein Ausgang zugeführt
wird. Jeder Ausgangsmikrospiegel der MEMS-Vorrichtung mit einem
Spiegel 905 ist eingestellt, um den Lichtstrahl zu reflektieren,
der darauf in einem jeweiligen vorgebenen Winkel auftrifft, der
derart gewählt
wird, dass jeder Lichtstrahl zu seiner jeweiligen Ausgangsfaser
des Faserbündels 901 hingelenkt
wird.The rays of light coming from the curved mirror 913 move back each fall on a respective micromirror of the MEMS device with a mirror 905 which is an output micromirror, insofar as it is used to direct the light to a particular fiber of the fiber bundle 101 hinzulenken over which the light is supplied as an output. Each output micromirror of the MEMS device with a mirror 905 is set to reflect the light beam impinging thereon at a given predetermined angle selected such that each light beam is directed to its respective output fiber of the fiber bundle 901 is directed.
Nach
dem Wegreflektiertwerden von seinem betreffenden Ausgangsmikrospiegel
und vor dem Erreichen seiner jeweiligen Ausgangsfaser tritt jeder Lichtstrahl
durch das Abbildungssystem, das durch den gekrümmten Spiegel 913,
den Spiegel 935 und die Linse 907 gebildet wird.After being reflected off its respective output micromirror and before it reaches its respective output fiber, each light beam passes through the imaging system passing through the curved mirror 913 , the mirror 935 and the lens 907 is formed.
Dieses
Abbildungssystem ist dasselbe Abbildungssystem, durch welche anfangs
die Eingangslichtstrahlen durchgetreten sind. Wie zuvor erläutert wurde,
ist das Abbil dungssystem angeordnet, um zu bewirken, dass ein Bild
der MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 an dem Mikrolinsen-Array 903 und/oder
den Kollimatoren 903 gebildet wird oder umgekehrt, auf
Grund des umkehrbaren Wesens der Optik, wodurch die Entfernung zwischen
der Ausgangs-MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel 905 und dem
Mikrolinsen-Array und/oder den Kollimatoren 903, entlang
welcher sich die Lichtstrahlen bei im Stand der Technik bekannten
Anordnungen effektiv bewegt hatten, erfolgreich beseitigt wird.
Somit erhält vorteilhafterweise
keiner der Lichtstrahlen, auch wenn er sich nicht in der gewünschten
Richtung parallel zu der Linie bewegt, die durch den Mittelpunkt seiner
Mikrolinse oder seines Kollimators und seinen zugeordneten Mikrospiegel
gebildet wird, die Gelegenheit, sich von seinem gewünschten
Ziel wegzubewegen.This imaging system is the same imaging system through which the input light beams initially passed. As previously explained, the imaging system is arranged to cause an image of the MEMS device to be mirrored 905 on the microlens array 903 and / or the collimators 903 is formed, or vice versa, due to the reversible nature of the optics, whereby the distance between the output MEMS device with a mirror 905 and the microlens array and / or the collimators 903 along which the light beams have effectively moved in arrangements known in the art is successfully eliminated. Thus, advantageously, even if it does not move in the desired direction parallel to the line formed by the center of its microlens or its collimator and its associated micromirror, none of the light rays will have the opportunity to move away from its desired target.
Jeder
Ausgangslichtstrahl, der von der Linse 907 weggeht, tritt
durch eine jeweilige Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 903.
Das Licht von jeder Mikrolinse des Mikrolinsen-Array 903 tritt
dann in die jeweilige Ausgangsfaser des Faserbündels 901 ein, welche der
Mikrolinse zugeordnet ist.Each output light beam from the lens 907 goes away, passes through a respective microlens of the microlens array 903 , The light from each microlens of the microlens array 903 then enters the respective output fiber of the fiber bundle 901 a, which is associated with the microlens.
Festzuhalten
ist, dass dort, wo der Spiegel einer MEMS-Vorrichtung mit einem Spiegel angeordnet
ist, keine Mikrospiegel zum Schalten verwendet werden können.be noted
is that where the mirror of a MEMS device is arranged with a mirror
is, no micromirrors can be used for switching.
Ferner
ist festzuhalten, dass, wenngleich der Spiegel als in dem "Mittelpunkt" der MEMS-Vorrichtungen
angeordnet dargestellt und beschrieben ist, er nicht in dem Mittelpunkt
sein muss. Einschlägig versierte
Fachleute werden in der Lage sein, den Spiegel an anderen Orten
anzuordnen und zusätzliche
betriebsfähige
Ausführungsformen
zu entwickeln. Jedwede Änderungen
der Linsenanordnungen oder Winkel der Komponenten, um die anderen
Orte der Löcher
zu kompensieren, können
von einschlägig
versierten Fachleuten ohne weiteres entwickelt werden.Further
It should be noted that although the mirror is considered to be in the "center" of the MEMS devices
arranged and described arranged, he is not in the center
have to be. Well-versed
Professionals will be able to mirror the other places
to arrange and additional
operational
embodiments
to develop. Any changes
the lens arrangements or angle of the components to the others
Places of holes
to compensate
of relevant
savvy professionals are easily developed.
Wie
festgehalten wurde, ist die Ausführungsform
aus 9 eine zusammenlegbare Version der Erfindung.As noted, the embodiment is off 9 a collapsible version of the invention.
Einschlägig versierte
Fachleute werden ohne weiteres in der Lage sein, zusammenlegbare Versionen
anderer Ausführungsformen
der Erfindung zu entwickeln.Well-versed
Professionals will readily be able to collapsible versions
other embodiments
to develop the invention.
Festzuhalten
ist, dass an Stelle von optischen Fasern, die die Lichtstrahlen
als Eingänge
zuführen,
diese durch eine optische Quelle, z. B. einen Laser oder eine Leuchtdiode,
planare Wellenleiter oder dergleichen, zugeführt werden können. Gleicherweise
könnten
an Stelle von optischen Fasern, welche die Lichtstrahlen als Ausgänge empfangen, die
Lichtstrahlen durch andere Empfänger,
beispielsweise Fotodetektoren, planare Wellenleiter oder dergleichen,
empfangen werden.be noted
is that in place of optical fibers, which are the light rays
as inputs
respectively,
this by an optical source, eg. B. a laser or a light emitting diode,
planar waveguides or the like, can be supplied. Similarly,
could
instead of optical fibers receiving the light beams as outputs, the
Light rays through other receivers,
for example, photodetectors, planar waveguides or the like,
be received.